Джоселин Белл (1943-)

Имя Джоселин Белл (Susan Jocelyn Bell Burnell) упоминается всегда, когда речь заходит о замечательном открытии ХХ века – обнаружении в 1967 году радиопульсаров, оказавшихся теоретически предсказанными нейтронными звездами, импульсы которых вначале были приняты за сигналы внеземных цивилизаций.

В середине 1960-х Джоселин Белл стала аспиранткой Кембриджского университета и начала работать вместе со своим руководителем, известным английским радиоастрономом Энтони Хьюишем (Antony Hewish) над проектом по обнаружению и исследованию недавно открытых квазаров. Наблюдения проводились на новом, только что построенном радиотелескопе с уникальными характеристиками. Расположен он был за городом и внешне отнюдь не впечатлял: на обычном сельском лугу площадью в 4,5 акра (около трех футбольных полей) были воткнуты тысячи «жердей», соединенных между собой проволочками – это ряды простейших антенн, соединенных кабелем для взаимного усиления сигналов, приходящих с определенного направления. Выглядел этот уникальный инструмент весьма уныло; фотографии таких радиотелескопов обычно не помещают в газетах. В чем же была его уникальность? А в том, что он мог различать быстропеременные радиосигналы.

Радиоастрономия – наука космического шепота. Знакомая каждому ситуация: если вокруг вас все галдят, то трудно расслышать издалека шепот вашего товарища (например, когда вы стоите у доски, а он подсказывает вам что-то с задней парты). В этом случае скороговорку не разобрать; сообщение удается принять только в том случае, если товарищ говорит медленно и повторяет фразу по несколько раз. В радиоастрономии это называется накоплением сигнала. Чтобы на фоне земных и аппаратурных помех выделить идущий из космоса слабый «полезный сигнал», приходится складывать импульсы, пришедшие за большой интервал времени. При этом, разумеется, информация о быстрых вариациях полезного сигнала пропадает. А эта информация может быть весьма полезной. Например, если вам покажут фотографию звездного неба, сделанную с длительной экспозицией, то вы не отличите на ней планету от яркой звезды. Но, глянув на небо глазом и заметив, что одни светила «мигают», а другие – нет, вы сразу скажете, какое из них – планета. Разумеется, планета та, что не мигает. В данном случае быстрая переменность блеска позволяет отделить светила с малым угловым размером (звезды) от светил большего углового размера (планет), хотя нашему глазу и те, и другие кажутся «точками».

Этот же принцип был положен в основу нового кембриджского радиотелескопа. Его приемники впервые могли анализировать быстрые вариации радиопотока от космических объектов, излучение которых рассеивается межзвездной и межпланетной средой так же, как звездный свет преломляется в земной атмосфере. Поэтому такой телескоп мог отделить очень далекие объекты, имеющие малый угловой размер (квазары!) от более близких к нам источников.

У 4,5-акрового кембриджского радиотелескопа, на котором открыли пульсары.

Первые два года своей аспирантуры в Кембридже Джоселин Белл провела, помогая строить телескоп. Она резала и соединяла провода, а время от времени сама кувалдой вбивала антенны в грунт. А когда в 1967 году телескоп вошел в строй, задача Белл изменилась. Теперь она должна была анализировать принятые сигналы, которые старый механический самописец вычерчивал перышком на выползающей из него бумажной ленте; что-то вроде кардиограммы Вселенной. За каждые четыре дня наблюдений из прибора выползало около 150 метров этой ленты, каждый миллиметр которой нужно было скрупулезно изучить и попытаться выявить мигание радиозвезд на радионебе.

Запись на самописце радиосигнала от пульсара PSR 0329+54, имеющего период 0,7145 сек.

После нескольких недель анализа Белл обратила внимание Хьюиша на небольшой источник радиоизлучения, запись которого занимала всего-то один сантиметр ленты. Этот объект мигал столь необычно, что Джоселин не могла ничего понять. Было решено сделать высокочастотную запись источника и оказалось, что он действительно излучает серию ритмических импульсов. Эти биения были очень четкие; они выглядели намного правильнее и регулярнее, чем можно было ожидать от любого ранее известного астрономического объекта. Импульсы приходили ровно через 1,3373 сек. Белл начала следить за странным источником и заметила, что он от ночи к ночи меняет свое положение на небе с такой же скоростью, как и звезды, подтверждая тем самым, что это не искусственный сигнал, который мог бы приходить от спутника, самолета или наземной радиостанции. Дальнейшие несколько месяцев исследований на кембриджском радиотелескопе больше напоминают детективную историю.

Напомним, что конец 1960-х был сложным и интересным временем. С одной стороны – Холодная война, т. е. отчаянная гонка в военно-технической области между «лагерем социализма» и «лагерем капитализма»; попытки подавить соперника идеологически (например, «Мы будем на Луне первыми!» – утверждала каждая сторона); взаимная подозрительность и слежка за всеми новыми техническими идеями потенциального противника. А с другой стороны – выросшая на достижениях космонавтики уверенность, что не за горами связь с внеземными цивилизациями; поток сообщений о «летающих тарелках»; всеобщее увлечение научной фантастикой. По всем этим причинам открытие радиопульсаров принимает вначале курьезную форму, не свойственную научной работе. Например, открытие английских радиоастрономов на несколько месяцев засекречивается: рискуя потерять приоритет, о нем не сообщают в печать, к лаборатории не подпускают журналистов. В то же время, атмосфера работы отнюдь не мрачно-военная: вслед за первым пульсирующим источником Белл выявила второй, третий, четвертый; сотрудники лаборатории некоторое время заигрывают с идеей о сигналах внеземных цивилизаций и обозначают необычные объекты как LGM 1, LGM 2, LGM 3, ... от английского Little Green Men («маленькие зеленые человечки» – так некоторые «свидетели» описывали пилотов НЛО).

Первая публикация появляется лишь в начале 1968 года – в феврале Хьюиш, Белл и их соавторы объявили об этом открытии в статье, опубликованной в журнале «Nature», и предположили, что радиоимпульсы могут быть результатом пульсаций белых карликов или же нейтронных звезд (в то время существование нейтронных звезд было еще чистой теорией). После этого астрономы разных стран начали наблюдать пульсары и строить их теоретические модели; в результате оказалось, что импульсы приходят от быстро вращающихся нейтронных звезд. Объекты Джоселин Белл стали называться пульсарами. Когда репортеры узнали, что один из авторов статьи – женщина, они начали осаждать Кембридж. Белл стала популярной, как кинозвезда; репортеры хотели знать о ней все, они постоянно интервьюировали и фотографировали ее.

В Кембриджской радиообсерватории

Но Белл занималась своей диссертацией и продолжала наблюдать. Среди прочего она измерила угловые диаметры примерно 200 пульсаров. После защиты диссертации (в которой о пульсарах упоминалось лишь в Приложении) Джоселин вышла замуж (теперь она Jocelyn Bell Burnell) и покинула Кембридж. В течение многих лет она занималась исследованиями в различных областях спектра – от гамма-излучения до радио.

В 1974 году за открытие пульсаров Энтони Хьюиш получил Нобелевскую премию по физике, кстати, впервые присужденную астроному, а про Джоселин Белл Нобелевский коммитет «забыл»; многие ученые считают это несправедливым.

Однако Джоселин Белл удостоена многих других высоких наград и званий, в 1986 году ей присудили Премию им. Беатрис Тинсли, учрежденную в том же году Американским астрономическим обществом за выдающийся творческий вклад в астрономию. В 1991 году Белл стала полным профессором физического факультета Открытого университета Великобритании. Это один из самых крупных университетов страны и его лекции транслируются по национальному телевидению. В 2002-4 гг. она была президентом Королевского астрономического общества, а сейчас она президент Института физики (Institute of Physics, благотворительная организация, поддерживающая развитие, приложение и популяризацию физики).

Назад  |  Оглавление  |  Вперед