Звездата на смъртта

Някъде там в дълбините на космоса се крие нещо изключително смъртоносно, което унищожава всичко по пътя си. Експлозии с невиждана мощ разкъсват вселената стотици пъти всеки ден. Години наред науката се опитва да открие какво предизвиква тези експлозии. Най-накрая отговорът може би е намерен. Последните открития показват, че тези деструктивни сили вероятно държат ключа към една от най-големите загадки на сътворението как сме се появили всички ние.

Поглеждайки към нощното небе, виждаме хиляди ярко светещи звезди. Всъщност във вселената има милиарди и милиарди звезди, но някога, веднага след Големия взрив преди 14 милиарда години, небето е тънело в мрак. Вселената е възникнала от една гореща топка, която се е охладила, и след около половин милион години вселената е останала в тъмнина, докато не се формирали първите звезди, които отново я осветили.

Заровена дълбоко в епохата на мрака, се крие една от най-великите мистерии в науката: най-първите звезди, създателите на всичко. Звездите са фабриките на вселената. Вътре, в горящите им ядра, възникват елементите, изграждащи всичко, което ние можем да докоснем или видим. Но без онези най-първи звезди да започнат процеса на сътворението, нямаше да ги има нито галактиките, нито земята, нито самите нас.

В сърцето на това сътворение се крие и неизбежният въпрос, ако звездите създават всичко, то как са възникнали самите те преди онези милиарди години? Тази загадка тормози учените поколения наред.

Астрономите се нуждаят от светлината, за да погледнат назад във времето. Слънчевата светлина достига земята за 8 минути. Когато погледнем слънцето, ние го виждаме каквото е било преди 8 минути, а гледайки светлината на по-далечните звезди, всъщност гледаме назад във времето. Ако една звезда от другия край на нашата галактика е на 100 000 светлинни години, ние я виждаме такава, каквато е била, когато светлината я е напуснала преди 100 000 години. Наблюдавайки най-отдалечените обекти във вселената, в действителност ние се връщаме назад във времето, и то милиарди години назад.

Но без значение колко внимателно се взираме, досега никой не е успял да хвърли поглед към космическата епоха на мрака.

И все пак едно откритие може да разреши загадката как са възникнали най-първите звезди. Тази мистерия ни отправя на поход из вселената.

Пътуването започва преди повече от половин век, след серия от особени събития в разгара на Студената война. В периода на 50-те години на 20-и век американците са убедени, че руснаците се опитват да разработват ядрени оръжия на тъмната страна на Луната.

Стърлинг Колгейт е експерт по опитите с ядрени бомби. Той е назначен да ръководи създаването на серия от спътници, достатъчно чувствителни, за да уловят дори най-нищожната следа от ядрена експлозия някъде на Луната. При всяка ядрена експлозия се отделя смъртоносно количество гама лъчи. Ако комунистите са изпитвали ядрени бомби на Луната, спътникът на Колгейт е щял да ги улови. Той е изстрелян при пълна секретност, но това, което той ще засече, ще бъде много по-смъртоносно от руска ядрена бомба.

На 2 юли 1967 година изглежда, че най-ужасният им кошмар се е сбъдва. Спътникът на Колгейт прихваща огромно излъчване на гама радиация.

Един сигнал от ядрена експлозия, който може да се очаква при опит в космоса, е пулсиране. Първо по-слабо пулсиране, а след известно време по-силно. Казваме, че тези пулсирания са първично и вторично, обяснява Стърлинг Колгейт.

Но очевидният сигнал е с невероятни размери и не може да прозилиза от ядрена бомба.

При липсата на логично обяснение се появили смехотворни теории. Някои твърдели, че сме свидетели на междузвездни войни и улавяме лазерни експлозии, които са пропуснали целта си. Други казвали, че комети унищожават анти-комети, или че малки черни дупки се изпаряват. Астрономите били объркани, защото нямали представа какво предизвиква излъчванията. Най-вероятната причина, мислели те, е някаква експлоадираща звезда. Те се обръщат към теориите на Айнщайн и към един от основните закони на физиката: Е = mc2. Това популярно уравнение е в основата на преобладаващите теории за функционирането на вселената. Нищо не може да се взриви с повече енергия, отколкото се съдържа в масата му. И ако някой вид звезда наистина е източник на тези гама излъчвания, то Е = mc2 ще определи силата на тези експлозии. А ако могат да определят силата им, то учените смятали, че могат да определят и откъде идват те.

След редица изчисления, те решават, че експлозиите се случват в нашата галактика. В противен случай уравнението се нарушавало. Експлозиите биха били по-големи, отколкото е физически възможно да произведе една звезда. И така те изследвали цялата галактика в търсене на типа звезда, който предизвиква гама лъченията. Не след дълго решили, че са намерили виновника.

Неутронните звезди са сред най-мощните обекти в нашата галактика. Те са толкова плътни, че гравитацията им може да привлече всеки предмет преминаващ наблизо. Диаметърът на една неутронна звезда обикновено е няколко километра, а масата й е колкото тази на слънцето. Следователно, плътността й е огромна. Ако върху неутронна звезда бъде изпусната една роза, тя ще има енергията на атомна бомба, заради мощната гравитация.
Неутронните звезди изглежда съдържат достатъчно енергия, за да произведат мощните гама излъчвания. Тогава единственият въпрос бил: кое точно ги предизвиквало?

Скоро била приета теорията, че неутронните звезди изстрелват гама лъчите, ако нещо се сблъска с тях. Когато загадката изглеждала разрешена, всички започнали да спекулират за възможния ефект от излъчванията върху земята. Учените осъзнавали, че ако тези експлозии стават в нашата галактика, то това се случва някъде под носа ни, макар шансовете земята да бъде ударена да са малки.

Земята била в безопасност, но нещо по-важно било застрашено.

Астрономът Бохдан Пачински се интересувал повече от фактите, отколкото от комплексните теории. Той решил да се съсредоточи над това, което може да види посоката, от която идвали изригванията и разположението им в небето. Пачински се обърнал към нашата собствена галактика Млечния път, за да отбележи посоките, от които идват излъчванията. Когато погледнем нощното небе, виждаме Млечния път като тесен поток от звезди. Астрономите наричат тази област от небосвода галактическа равнина, но гледната ни точка е изкривена, тъй като се намираме в единия край на галактиката. Нашата галактика се простира на разстояние от 100 000 светлинни години из космоса под формата на плосък диск. Пачински се досетил, че ако изригванията идват от галактиката ни, то техният източник е едно и също място. Но когато събрал на едно място всички налични данни, видял, че изригванията на гама лъчи идвали към нас от цялото небе, без определена връзка с галактическата равнина или центъра.

Това означавало, че гама излъчванията не идват от нашата галактика. Те имали по-далечен източник, някъде в самия край на вселената. Експлозиите били много по-силни, отколкото е възможно

Пачински отправил истинско предизвикателство. Той обявил теорията за неутронните звезди за грешна. Когато публикувал резултатите си, бил обявен за луд и уволнен.

Единственият начин той да е прав бил, ако Айнщайн греши и Е = mc2 е невярно. Професорът трябвало да е допуснал грешка. Скоро той и теорията му били забравени, но след пет години Пачински се завърнал триумфално.

През 1991 година НАСА изстрелва спътника Батси. Той е екипиран с модерни детектори и трябва за първи път да изучи изригванията в детайли. Всички очакват, че изригванията ще са разположени върху галактическата равнина, тоест че идват от нашата галактика. Но първите дузина или повече изригвания не били върху равнината. Следващите също не се подреждали върху въображаемата галактическа равнина, а били разположени из цялото небе. И още веднъж, първата мисъл на учените била, че някой е допуснал грешка. А с всеки изминал ден, все нови и нови изригвания се появявали по небето.

Нямало никакво съмнение. Пачински бил прав от самото начало. Но триумфът му заплашвал да хвърли науката в хаос. Ако изригванията стават извън нашата галактика, то те са с невъзможен размер и ги предизвиква нещо много по-голямо, отколкото науката може да обясни.

Трябвало да се намери откъде идват гама излъчванията. Учените се обърнали към единствената техника, която имат, за прецизно измерване на отстоянието на обекти от земята. Червеното отместване на един обект ни показва на какво разстояние се намира този обект.

Повечето експлозии предизвикват видимо излъчване. Учените могат да разпаднат тази светлина на цветовия й спектър. Колкото по-далече от земята е един обект, толкова по-червена е светлината му. Гама лъчите не произвеждат видима светлина, така че не се вписват в червеното отместване. Но когато бъдат изстреляни, те преминават през всичкия газ и прах из космоса. Въпросните материали се нагорещяват и светят. Този блясък може да се види и той дори се задържа в продължение на няколко дни. Ако могат да го открият, могат да измерят и червеното отместване.

На 9 май 1997 година било засечено едно много ярко гама излъчване. Астрономите анализирали светлината. Тя не била в синия край на спектъра, както би било ако експлозията се случвала някъде в рамките на нашата галактика. Светлината не била дори зелена. Жълтото би показало, че изригванията стават някъде извън Млечния път. Но не било и това. Тази светлина идвала от другия край на вселената от 10 милиарда светлинни години. Никоя звезда не е толкова голяма, че да произведе подобно количество енергия.

Учените били поразени. Те се изправяли пред нещо физически невъзможно. Това, което ни тормозеше бе как такова количество енергия се превръща в гама лъчи. А енергията е толкова огромна, че всички помислиха: Господи, трябва ни нова физика! коментира проф. Пачински.

Изглеждало, че Е = mc2 е грешно, а ако този закон е грешен, то вероятно всичките ни разбирания за вселената също са грешни. Някой трябвало да възстанови реда. Човекът, който се притекъл на помощ, бил Мартин Рийс, некоронованият крал на астрономията. Той осъзнал, че учените достигат до погрешно решение. Нормално е при взрив енергията да се разпространи във всички посоки и учените вярвали, че това което виждаме на земята е само малка част от цялата енергия, отделена при експлозията. Именно там бил и проблемът: Ако те наистина изпускат енергия във всички посоки, а не само в нашата, тогава е необходима толкова много мощ, че се нарушава Айнщайновото Е = mc2.

Рийс е експерт по черните дупки. Черната дупка се образува, когато една звезда изгори цялото си гориво и умира, рухвайки сама в себе си, при така наречения гравитационен колапс. Гравитацията им е толкова силна, че те поглъщат всичко около тях и докато правят това, изпускат чиста енергия в две мощни струи. Рийс вярвал, че именно този процес е източникът на гама излъчванията.

Рийс: Ако случаят е такъв, че гама радиацията излиза не във всички посоки около експлозията, а е канализирана в определен единичен лъч или струя, това означава, че общото количество енергия, идващо от един обект, е много по-малко, отколкото ако енергията се разпространява във всички посоки на небосвода. Така имаме един насочен лъч, който идва към нас.

Това означава, че енергията, която засичаме на земята, е почти цялата енергия, отделена при експлозията. Използвайки теорията на Рийс, преизчислили размера на експлозиите и открили, че те идеално се вместват в ограничението, наложено от Айнщайн. Значи имало начин изригванията на гама лъчи да идват от най-далечните краища на вселената, без да се нарушават фундаменталните закони на физиката. Но теорията на Рийс дала и нещо друго - първата следа към причините за тези мистериозни експлозии. Трябвало да е нещо, свързано с умирането на звездите и черните дупки, които възникват в резултат от това. Но никой не предполагал, че тепърва им предстои да видят истинската същност на гама излъчванията. А този феномен щял да разреши на науката да проникне назад в самата космическа епоха на мрака.

Серията от разтърсващи събития започнала на 22 февруари 2001 г. Телескопите по целия свят уловили второто по мощ гама излъчване, засичано някога. Данните започнали да се сипят в Ню Мексико, където е най-голямата колекция от радиотелескопи. За изследванията отговарял Дейл Фрейл. Когато се случи да има такова изригване, телефоните буквално полудяват. Обаждат ни се от целия свят и искат да хванат изригването. Първото развитие на тези събития е много важно за нас като астрономи, затова вдигаме телефона и се опитваме до получим колкото се може повече информация от целия свят. В този случай се справихме няколко часа преди времето за наблюдение на събитието, разказва Дейл Фрейл.

Докато той анализирал моделите на радиовълните, съпровождали експлозията, нещо го поразило. Обикновено при експлозия енергията се отделя, достига един връх, после намалява до изчезване. Изненадващо обаче, сигналът е много по-силен от очакваното, и остава непроменен и до днес.

Фрейл разбрал, че не наблюдава просто експлозия, а едно от чудесата на вселената. Има само едно известно място във вселената, което излъчва постоянен радио сигнал, като този, уловен от Фрейл звездните инкубатори, местата където се раждат звездите.

Звездни инкубатори има във всички галактики. Те са едно от най-необичайните места във вселената. Състоят се от огромни облаци газ и прах, с размери от стотици светлинни години. Вътре в тези облаци налягането е толкова голямо на места, че там се образуват отделни по-плътни бучки. Те от своя страна толкова се нагряват, че в тях започват верига от ядрени реакции. Бучката се запалва и се превръща в звезда. Именно тези звездни инкубатори изглежда произвеждали гама излъчванията. Засичането на поток от гама лъчи вътре, в един от тези звездни инкубатори, неминуемо ни води до идеята, че лъченията някак са свързани със самия процес на възникване на звездите, смята Фрейл.

Но в това просто нямало смисъл. Нали според теорията, експлозиите на гама лъчи възниквали в черни дупки, резултат от умирането на звездите. Защо тогава да се твърди, че те идват от места, където всъщност се раждат звезди?

Човекът, който събрал на едно място живота и смъртта бил Стан Усли. Целта му била да разбере как може една звезда да умре, докато все още е в инкубатора. Повечето звезди живеят по около 10 милиарда години. И едва тогава, когато и инкубаторът вече отдавна е изчезнал, те умират. Но Усли научил, че ако една звезда израсне до огромни размери, което той нарича масивна звезда, то целият цикъл на живота и смъртта ще се ускори. Една масивна звезда ще употреби горивото си толкова бързо, че ще живее само част от нормалния живот за всяка друга звезда. Тези масивни звезди умират, докато са още съвсем млади, и не са напуснали звездния инкубатор.

Използвайки теорията за масивните звезди, Усли сглобява пъзела и излиза с нова теория с името свръхнова. Всичко започва в звездния инкубатор, при формирането на масивна звезда. Звездата бурно изгаря, използвайки всичкото гориво в ядрото си само за около милион години. Получава се гравитационен колапс, а вследствие на увеличаване на плътността се образува черна дупка. Тя поглъща цялата материя, от която се е състояла звездата. От черната дупка се изстрелват струи от гама лъчи. Свръхнова се формира при изпускането на два тясно фокусирани лъча. Това означава, че всеки път, когато засичаме гама лъчение, това е предсмъртният вик на масивна звезда и раждането на черна дупка. Тайната на потоците гама лъчение била разкрита.

Сега пък се появява един друг неочакван обрат в цялата история. Някои днес считат, че изригванията на гама лъчи могат да решат задачата, над която толкова учени са се мъчили какво се е случило в космическата епоха на мрака?

Едно от предизвикателствата за космологията е да докара наблюденията колкото се може по-близо до епохата на мрака, за да се види как са се формирали най-първите звезди и галактики. Причината, поради която учените са толкова отчаяно отдадени на това да открият истината за образуването на първите звезди е, че те държат ключа към голямата загадка на сътворението. Учените знаят, че всички елементи, които съставят вселената галактиките, планетите, дори въздуха, който дишаме, и костите в нашето тяло, възникват вътре в звездите.

Никой още не е виждал гама излъчване, идващо от епохата на мрака. Най-старото, което имаме, е на 10 милиарда години, но трябва да има и по-ранни. Сега е просто въпрос на време те да бъдат открити. А когато това стане, най-накрая ще открием как се е появила вселената.