Бил Брайсън
Кратка история на почти всичко (5)

3. Вселената на преподобния Евънс

Когато небесата са ясни и Луната не е твърде ярка, преподобният Роберт Евънс, тих и жизнерадостен човек, довлачва обемист телескоп до терасовидния покрив на дома си, намиращ се в Сините планини на Австралия, на петдесет мили западно от Сидни, и прави нещо изключително. Гледа в глъбините на миналото и открива умиращи звезди.

Да се гледа в миналото, разбира се, е лесната част. Погледнете към нощното небе и това, което виждате, е история, и то много история — звездите не са такива, каквито са сега, а такива каквито са били, когато светлината им ги е напуснала. Няма и да знаем дали Полярната звезда, добрият ни другар, всъщност не е изгоряла миналия януари или през 1854 г., или когато и да е от началото на 14 век, и вести от нея просто още не са достигнали до нас. Това, което можем да кажем — можем някога да кажем — е, че все още е светела на този ден преди 680 години. Звезди умират през цялото време. Това, което Боб Евънс прави по-добре от всеки, който се е опитвал, е да открива тези моменти на звездно сбогуване.

Денем Евънс е един мил и вече почти пенсионирал се пастор от Обединената църква на Австралия, който работи малко на свободна практика, като изследва историята на религиозните движения през деветнайсети век. Но нощем той е по свой непретенциозен начин титан на небесата. Търси свръхнови звезди.

Свръхнова звезда се появява, когато звезда гигант — такава, която е по-голяма от Слънцето, рухва и след това грандиозно експлодира, освобождавайки изведнъж енергия на стотици милиарди слънца, като гори за известен момент с по-ярка светлина, отколкото всички звезди в галактиката. „Това е като един трилион водородни бомби да избухнат наведнъж“, казва Евънс. Ако се случи свръхнова звезда да експлодира на пет хиляди светлинни години разстояние, свършено е с нас, според Евънс — „ще развали шоуто“, както той се изрази весело. Но вселената е огромна и свръхновите звезди обикновено са доста далеч, за да ни навредят. Всъщност, повечето такива звезди са толкова невъобразимо далече, че светлината им достига до нас като едва забележимо блещукане. За около месец и нещо, когато те са видими, всичко, което ги отличава от другите звезди в небето, е, че заемат точка в пространството, която не е била запълнена преди това. Именно тези аномалии, честите следи от боцване в пренаселения небесен свод открива преподобният Евънс в нощното небе.

За да разберем какво постижение е това, нека си представим обикновена маса за трапезария, покрита с черна покривка и как някой изсипва шепа сол върху й. Разпръснатите зрънца ще бъдат една галактика. Сега нека си представим още хиляда и петстотин такива маси като първата — достатъчни, за да запълнят паркинг на Уол-март (верига магазини в САЩ — Бел.прев.), да кажем, или наредени в една линия, която ще е дълга 3 километра — всяка със случайна подредба от сол върху й. Сега да прибавим едно зрънце сол към която и да е маса и да накараме Боб Евънс да мине между масите. От пръв поглед той ще го забележи. Това зрънце сол е супернова звезда.

Талантът на Евънс е толкова изключителен, че Оливър Сакс в Антрополог на Марс отделя пасаж за него в главата за учени аутисти — като веднага добавя, че „не прави намек, че той страда от аутизъм.“ Евънс, който не се познава със Сакс, се смее над намека, че може да страда от аутизъм или пък че е учен, но не може да обясни откъде идва талантът му.

„Изглежда, че просто ми иде отръки да наизустявам звездни полета“, каза ми той, с поглед откровено изразяващ извинение, когато посетих него и жена му Илейн в едноетажната им къща като от картинка, разположена в тихия край на селото Хейдълбрук — там, където Сидни най-накрая завършва и започват безкрайните тревисти равнини на Австралия. „Не съм особено добър в други неща“, добавя той. „Не помня добре имена“.

„Или къде е сложил нещата“, извика Илейн от кухнята.

Той пак кимна откровено и се ухили, после ме попита дали искам да видя телескопа му. Представях си, че Евънс има истински телескоп в задния си двор — умалена версия на Маунт Уилсън или Паломар, с плъзгащ се отгоре покрив и механизиран стол, с който е удоволствие да се маневрира. Всъщност, той не ме отведе навън, а в една претъпкана стая — склад до кухнята, където си държи книгите и записките, и където телескопът му — бял цилиндър с размера и формата на битова цистерна за топла вода, стои в домашно изработена въртяща се стойка от шперплат. Когато му се прииска да наблюдава, той пренася това съоръжение на два пъти в една малка площадка до кухнята. Между навеса на покрива и перестите върхове на евкалиптовите дървета, растящи на склона долу, той има изглед към небето, голям колкото пощенска кутия, но казва, че това е предостатъчно за целите му. И там, когато небесата са ясни и Луната не е много ярка, открива своите свръхнови звезди.

 

Терминът свръхнова звезда (специалистите казват за краткост само супернова) е създаден през 1930-те от един необикновено странен астрофизик на име Фриц Цвики. Роден в България и израснал в Швейцария, Цвики идва в Калифорнийския технологичен институт (Калтех) през 1920-те и там веднага се отличава с отблъскващата си личност и чудати способности. Не изглеждал особено умен и много от колегите му го възприемали малко като „противен простак.“ Запален по фитнеса, често лягал на пода на Калтехската зала за хранене или на други публични места и правел упражнения, като повдигал тялото си на една ръка, за да покаже силата си на всеки, който бил склонен да се съмнява в нея. Бил пословично известен с агресивността си, като накрая поведението му всявало такава заплаха, че най-близкият му сътрудник, възпитан човек на име Валтер Бааде, отказвал да остава насаме с него. Освен всичко останало, Цвики обвинил Бааде, който бил германец, че е нацист, какъвто той не бил. Имало е поне един случай, когато Цвики заплашвал да убие Бааде, който работел горе на хълма в обсерваторията Маунт Уилсън, ако го видел на територията на Калтех.

Но Цвики бил способен на смайващи с проницателността си и изключителност прозрения. В началото на 1930-те вниманието му се насочило към въпрос, който отдавна занимавал астрономите: появата от време на време на небето на необясними точки светлина — нови звезди. Вероятността била малка, но той се чудел дали неутроните — частици от състава на атомите, които току-що били открити в Англия от Джеймс Чадуик, и съответно били нещо ново и модно — не са причината. Дошло му на ум, че ако една звезда се свие до степен на плътност, каквато има в ядрото на атома, резултатът ще е едно невъобразимо компактно ядро. Атомите буквално ще бъдат смазани, електроните им ще бъдат превърнати силово в ядро, образувайки неутрони. Ще се получи неутронна звезда. Да си представим милион наистина тежки гюлета, свити до размер на топче за игра — и това не е всичко. Ядрото на неутронна звезда има такава плътност, че една лъжица от материята й ще тежи 100 милиарда килограма. Една лъжица! Но има и още. Цвики разбира, че след колапса на такава звезда би имало много остатъчна енергия — достатъчно, за да се получи най-големият взрив във вселената. Тези остатъчни експлозии той нарича свръхнови звезди. Те ще са — те са — най-големите събития на сътворението.

На 15 януари 1934 г. списанието Физикъл Ривю публикува много кратко резюме на презентация, направена от Цвики и Бааде предишния месец в Станфордския университет. Въпреки изключителната му краткост — един параграф от двайсет и четири реда — резюмето съдържа много новости в науката: за първи път се споменават свръхновите и неутронните звезди; убедително се обяснява методът на формирането им; правилно се изчислява мащабът на тяхната експлозивност; и, като бонус към заключението, експлозиите на свръхнова звезда се свързват с появата на мистериозно ново явление, наречено космически лъчи, които наскоро били открити да съществуват в изобилие из вселената. Най-малкото, което можем да кажем, е, че тези идеи са били революционни. Трябвало да изминат трийсет и четири години преди съществуването на неутронни звезди да бъде потвърдено. Концепцията за космическите лъчи, въпреки че е правдоподобна, още не е доказана. Като цяло по думите на астрофизика Кип С. Торне от Калтех резюмето е било „един от най-далновидните документи в историята на физиката и астрономията.“

Интересното е, че Цвики почти не разбирал, защо всичко това става. Според Торне „той не разбирал достатъчно добре законите на физиката, за да докаже идеите си“. Талантът на Цвики бил за големи идеи. Други — Бааде най-вече — били оставени да правят изчисленията.

Цвики също първи забелязал, че във вселената няма достатъчно видима маса, за да държи галактиките заедно, и че трябва да има някакво друго гравитационно влияние — това, което сега наричаме тъмна материя. Едно нещо той не успял да види и то е, че ако неутронна звезда се свие достатъчно, тя ще стане толкова плътна, че дори и светлината няма да избегне огромното й гравитационно притегляне. Ще има черна дупка. За жалост Цвики така бил презиран от колегите си, че неговите идеи почти не привлекли никакво внимание. Когато пет години по-късно великият Роберт Опенхаймер разглежда неутронните звезди в един забележителен доклад, той нито веднъж не споменава работата на Цвики, въпреки че Цвики работел от години върху проблема в кабинет наблизо по коридора. Изводите, до които стига Цвики по отношение на тъмната материя, няма да привлекат сериозно внимание, докато не минат около четирийсет години. Можем само да допуснем, че през това време е направил много гимнастически упражнения, повдигайки тялото си на една ръка.

 

Когато обърнем глава към небето, можем да видим изненадващо малко от вселената. С невъоръжено око общо от Земята могат да се видят само 6000 звезди, а от която и да е точка — само 2000. С бинокъл броят на звездите, които се виждат от един участък, се увеличава на 50 000, а с малък двуинчов телескоп този брой скача на 300 000. С 16-инчов телескоп, какъвто Евънс използва, започваме да броим не в звезди, а в галактики. Евънс предполага, че от своята платформа вижда между 50 000 и 100 000 галактики, всяка съдържаща десетки милиарди звезди. Това, разбира се, са респектиращи числа, но дори и толкова много да се вижда, свръхновите звезди са изключителна рядкост. Една звезда може да гори милиарди години, но умира само веднъж и то бързо, а само малко умиращи звезди експлодират. Много свършват тихо, като лагерен огън на разсъмване. В една типична галактика, състояща се от стотици милиарди звезди, свръхнова звезда съществува средно веднъж на двеста или триста години. Следователно да открием свръхнова звезда прилича малко като да стоим на наблюдателната площадка на Емпайър Стейт Билдинг с телескоп и да търсим прозорци из Манхатън с надеждата да видим, че някой ще запали свещичките на торта по случай нечий двайсет и първи рожден ден.

Така че, когато един изпълнен с надежда мил свещеник се свързва с астрономическото дружество, за да попита, дали имат схеми на полета за търсене на свръхнови звезди, те го смятат за побъркан. По това време Евънс разполага с 10-инчов телескоп — доста респектиращ размер за аматьор, взиращ се в звездите, но не и за сериозна работа в областта на космологията — а той предлагал да открие един от най-редките феномени във вселената. В цялата история на астрономията преди Евънс да започне наблюденията си през 1980 г. били открити по-малко от 60 свръхнови звезди. (Когато го посетих през август 2001 г., той тъкмо беше отбелязал трийсет и четвъртото си видимо откритие; трийсет и петото последва три месеца по-късно, а трийсет и шестото — в началото на 2003 г.)

Евънс обаче имаше някои предимства. Повечето наблюдатели, както и по принцип болшинството от хората, в по-голямата си част са в северното полукълбо, така че до голяма степен той сам изучаваше небето, особено в началото. Притежаваше също бързина и свръхестествената си памет. Големите телескопи са неудобни неща и повечето от операционното им време се използва, за да бъдат поставяни в нужната позиция. Евънс можеше да завърта бързо 16-инчовия си телескоп като играч на компютърна игра, който стреля, отделяйки не повече от две секунди на определена точка в небето. В резултат на това той е в състояние да наблюдава около 400 галактики за една вечер, докато с голям професионален телескоп при късмет могат да се наблюдават 50 или 60.

Търсенето на свръхнови звезди най-често води до… неоткриването на такива. От 1980 до 1996 г. Евънс достига средно до две открития годишно — не особено голяма отплата за стотиците нощи, прекарани във взиране и взиране. Веднъж открил три в период от петнайсет дни, но пък друг път цели три години не открил нито една.

„Всъщност има нещо полезно в това да не откриеш нищо“ — казва той. — „Помага на космолозите да определят степента на развитие на галактиките. Това е една от редките области, където липсата на сведения е всъщност сведение.“

На маса до телескопа има лавица от снимки и материали, свързани с научните му занимания, и той ми показа някои от тях. Ако някога сте разглеждали популярни астрономически публикации, а със сигурност сте го правили, знаете, че те обикновено са пълни с изключително бляскави цветни снимки на далечни мъглявини и тем подобни — приказно осветени облаци от звездна светлина от най-фино и вълнуващо великолепие. Работните изображения на Евънс въобще не са такива. Те са просто неясни черно-бели снимки с малки точици, обкръжени с ореол светлина. Една от тях, която ми показа, изобразяваше множество звезди с нищожна светлина, която трябваше да доближа до лицето си, за да видя добре. Това, ми каза Евънс, е звезда от съзвездие на име Форнакс от галактика, известна в астрономията като NGC 1365 (NGC означава New General Catalogue — каталог, където се вписват нещата. Някога този каталог е бил обемиста книга, лежаща върху нечие бюро в Дъблин; днес, разбира се, е база данни.) В продължение на 60 милиона безметежни години светлината от импозантната смърт на тази галактика пътувала безспирно през пространството, докато една нощ през август 2001 г. достигнала Земята под формата на взрив от сияние — най-мъничкото ярко блясване в нощното небе. Разбира се, Робърт Евънс, намиращ се на хълма, където ухаело на евкалипт, е този, който я забелязва.

„Мисля, че има нещо, доставящо удовлетворение“ — каза Евънс — „в идеята светлината да пътува милиони години през пространството и точно в момента, когато достига Земята, някой да погледне към точното късче небе и да я види. Смятам, че просто е редно събитие от такава величина да бъде забелязано.“

Свръхновите звезди правят нещо повече от това да предизвикват чувство на възхищение. Те биват няколко вида (единият е открит от Евънс) и от тях един, известен като свръхнова звезда тип Iа, е особено важен за астрономията, тъй като винаги избухва по един и същи начин, с една и съща критична маса. По тази причина може да се използва като стандартна свещ за измерване на степента на разширение на вселената.

През 1987 г. Сол Пърлмутер от лабораторията, „Дюурънс Бъркли“ в Калифорния, нуждаейки се от повече свръхнови звезди тип Iа, отколкото можело да се получат визуално, решил да открие по-систематичен метод за търсенето им. Пърлмутер измислил чудесна система, използваща специализирани компютри и CCD (прибори със зарядна връзка) — всъщност наистина добри дигитални камери. Това автоматизирало търсенето на свръхнови звезди. Телескопите сега могат да правят хиляди снимки и с помощта на компютър да засичат сигнали от ярки точки, показващи избухване на свръхнова звезда. За пет години с новата техника Пърлмутер и колегите му от Бъркли откриват 42 свръхнови звезди. Днес дори аматьори откриват свръхнови звезди, като използват CCD.

„Със CCD можеш да насочиш телескоп към небето и да отидеш да гледаш телевизия“ — каза Евънс малко смутен. — „Те отнеха цялата романтика“.

Попитах го дали е изкушен от новата технология. „О, не“ — каза той, — „моят си начин много ми харесва. Освен това“ — той кимна към снимката на последната си свръхнова звезда и се усмихна — „все още понякога мога да ги надминавам.“

Въпросът, който естествено възниква, е: „Какво ще стане, ако звезда избухне наблизо?“ Най-близката ни звездна съседка, както видяхме, е Алфа от Кентавър и е на 4,3 светлинни години разстояние. Представях си, че ако на нея стане експлозия, ще има 4,3 години да гледаме светлината на това величествено събитие как се разпръсква из небето, като че ли изсипано от гигантска кана. Какво ли ще бъде, ако в продължение на четири години и четири месеца наблюдаваме как неизбежната гибел идва към нас, знаейки, че когато най-накрая пристигне, няма да остане и косъм от нас? Дали хората ще продължават да ходят на работа? Дали фермерите ще садят посеви? Дали някой ще ги доставя в магазините?

Седмици по-късно, като се върнах в града в Ню Хампшир, където живея, поставих тези въпроси на Джон Торстенсен, астроном в колежа „Дартмът“. „О, не“ — каза той, смеейки се. — „Новината за такова събитие се движи със скоростта на светлината, но същото се отнася и за разрушителността, така че ще научиш за нея и ще умреш от нея в един и същи момент. Но не се тревожи, защото няма да стане“.

За да те убие ударът от експлозия на свръхнова звезда, обясни той, трябва да си „абсурдно близо“ — може би в рамките на около десет светлинни години. Опасността ще дойде от различните видове радиация — космически лъчи и т.н. Те ще произведат удивителни сияния, блещукащи завеси от призрачна светлина, която ще изпълни цялото небе. Това няма да е добре. Всичко, което има достатъчно потенциал да направи такова шоу, може наистина да унищожи магнитосферата — магнитната зона високо над Земята, която обикновено ни предпазва от ултравиолетови лъчи и други космически атаки. Без магнитосферата всеки, който има нещастието да излезе на слънчева светлина, много бързо ще заприлича, да кажем, на прегоряла пица.

Причината, поради която можем да бъдем сравнително сигурни, че такова събитие няма да се случи в нашия край на галактиката, каза Торстенсен, е, че, първо, само определен вид звезда може да стане свръхнова. Кандидат-звездата трябва да бъде от десет до двайсет пъти по-масивна от нашето Слънце, а „няма нищо от нужния размер, което да е толкова наблизо. Вселената е милостиво голяма.“ Най-близкият вероятен кандидат, добави той, е Бетелхайзе, чиито различни разпръсквания от години показват, че нещо интересно и нестабилно става там. Но Бетелхайзе е на 50 хиляди светлинни години разстояние.

Само половин дузина пъти в историята свръхнови звезди са били достатъчно близо, за да бъдат видени с невъоръжено око. Един от взривовете е бил през 1054 г., който създава мъглявината Рак. А друг — през 1604 г., прави една звезда толкова ярка, че е можело да бъде забелязвана през деня в продължение на три седмици. Най-скорошният взрив е бил през 1987 г., когато свръхнова звезда блещука в зона от космоса, известна като Големият Магеланов облак, но той едвам се е виждал и то само в южното полукълбо — и е бил достатъчно безопасно далече на 169 000 светлинни години.

 

Свръхновите звезди са от изключително значение за нас поради друга важна причина. Без тях нямаше да сме тук. Нека да си спомним космическата загадка, с която завършихме първата глава — че Големият взрив създава много от леките газове, но не и тежки елементи. Те се появяват по-късно, но дълго време никой не може да открие как са се появили по-късно. Проблемът е, че е било нужно нещо наистина горещо — по-горещо дори от сърцевината на най-горещата звезда — за да създаде въглерод, желязо и другите елементи, без които щяхме да бъдем печално нематериални. Свръхновите звезди дават обяснение и един английски космолог, почти толкова ексцентричен колкото Фриц Цвики, прави това откритие.

Това е Фред Хойле от Йоркшир. Хойле, който почина през 2001 г. и бе описан в некролог в Нейчър като „космолог и полемист“, със сигурност беше и двете. Според некролога на това списание „той бе замесен в спорове през повечето от живота си“ и „под името му стояха доста глупости“. Той твърдеше например, без да има доказателства, че безценната вкаменелост на археоптерикс в Природонаучния музей е фалшификат, равен на измамата „Пилтдаун“, вбесявайки палеонтолозите в музея, които трябваше по цели дни да отбиват нападките по телефона от журналисти от целия свят. Той вярвал, че от горе от космоса е дошъл не само животът на Земята, но така също и много от болестите като грипа и бубонната чума, по едно време направил предположението, че човекът е развил издаден нос с ноздрите надолу, за да се предпази да не попаднат в него космически вредни организми.

Именно той създава термина „Големия взрив“, шегувайки се по време на радиопредаване през 1952 г. Изтъква, че нищо в това, което знаем по физика, не може да обясни, защо всичко събрано в една точка ще започне внезапно и драматично да се разширява. Хойле бе привърженик на теорията за стабилното състояние, в която вселената постоянно се разширява и същевременно създава непрекъснато нова материя. Хойле също осъзнава, че ако звездите се свиват, те освобождават огромно количество топлина — сто милиона градуса или повече — достатъчно, за да започнат да се създават по-тежките елементи в процес, известен като ядрен синтез. През 1957 г., работейки заедно с други, Хойле показва как по-тежките елементи биват формирани в експлозии на свръхнови звезди. За този труд У. А. Фаулър, един от сътрудниците му, получава Нобелова награда. За срам, Хойле не я получава.

Според теорията на Хойле една избухваща звезда ще генерира достатъчно топлина, за да създаде всичките нови елементи и ще ги разпръсне в космоса, където те ще образуват газови облаци — междузвездна среда (както е известна) — вграждайки се най-накрая в нови слънчеви системи. С новите теории най-накрая става възможно да се изграждат правдоподобни сценарии, които да обяснят как сме се появили тук. Това, което сега смятаме, че знаем, е следното:

Преди около 4,6 милиарда години огромен вихър от газ и прах, около 24 милиарда километра, се акумулира в пространството, където сме сега, и започва да се съединява. Почти всичко — 99,9% от масата на слънчевата система — отива за образуване на Слънцето. От останалия реещ се материал две микроскопични зрънца се носели достатъчно близо едно до друго, за да може да бъдат съединени чрез електростатични сили. Това е моментът на сътворението на планетата ни. Навсякъде из току-що почналата да се развива Слънчева система се случвало същото. Сблъскващи се песъчинки от прах образували по-големи и по-големи парчета. Накрая станали достатъчно големи, за да бъдат наречени „зародиши на планети“. Докато безспирно се сблъсквали и удряли, те се спуквали или се разединявали в безкрайни и случайни прегрупирания, но при всяко съприкосновение имало победител, а някои от победителите станали достатъчно големи, за да доминират орбитата, по която се движели.

Всичко станало изключително бързо. За да се разрасне Земята от нищожен по големина куп до планета бебе с диаметър около хиляда километра, се смята, че е отнело едва няколко десетки хиляди години. Само за 200 милиона години, вероятно и по-малко, Земята се е формирала в основни линии, въпреки че е била все още в разтопено състояние и подложена на постоянни удари от отломки, които останали да се носят наоколо.

Точно тогава, преди около 4,5 милиарда години, обект с размера на Марс се блъснал в Земята, като взривил достатъчно материал, за да образува сфера спътник — Луната. Смята се, че в рамките на седмица изхвърленият материал се събира отново в една буца и за година се формира в сферична скала, която все още ни е спътник. Счита се, че повечето от лунния материал произлиза от кората на Земята, а не от ядрото. Ето защо Луната има толкова малко желязо, а ние имаме в изобилие. Между другото, теорията се представя като скорошна, но всъщност тя е изложена за първи път през 1940 г. от Реджиналд Дали от Харвард. Най-новото нещо по отношение на нея е, че някой въобще й обръща внимание.

Когато Земята достигнала само около една трета от крайния си размер, вероятно започвала вече да формира атмосфера, съставена най-вече от въглероден диоксид, азот, метан и сяра. Не е точно това, с което свързваме живота, и все пак от този вреден бульон се е образувал животът. Въглеродният диоксид е мощен парников газ. Това било за добро, тъй като Слънцето тогава било значително по-замъглено. Ако не сме имали привилегията да се възползваме от парников ефект тогава, Земята е щяла да бъде постоянно замръзнала, а животът може би никога нямало да се зароди. Но някак си това е станало.

През следващите 500 милиона години младата Земя била постоянно и безмилостно обсипвана от комети, метеорити и други галактически отломки, които докарали вода за океаните и компоненти, нужни за успешното формиране на живота. Била е една изключително враждебна среда, но въпреки това животът започнал. Някак си събрани заедно химикалите потрепнали и оживели. Скоро сме щели да се появим.

Четири милиарда години по-късно хората започнали да се чудат как всичко това е станало. И именно там ни отвежда нашата история.