Джоселин Белл Бернелл — девочка, полюбившая звёзды

Джоселин Белл Бернелл — девочка, полюбившая звёзды
Открытие пульсаров

Это рассказ о девочке, которая полюбила звёзды и посвятила свою жизнь их изучению. Её зовут Сьюзан Джоселин Белл. Она родилась 15 июля 1943 года в городе Белфасте, столице Северной Ирландии, в семье М. Эллисон и Дж. Филип Белл. Их загородный дом назывался «Солитьюд», и девочка росла там со своим младшим братом и двумя младшими сёстрами. Папа Джоселин был архитектором. Он принимал участие в проектировании планетария в Арме. Девочка часто посещала планетарий, и именно там в её душе зародилась любовь к астрономии. Она также любила читать книги отца по астрономии. Произнося названия звёздных скоплений и отдельных звёзд, она представляла, что летит к ним, в этот волшебный мир… Альфа Центавра, Канопус, Бетельгейзе, Ригель, Пегас, Орион…
Вечерами она стояла во дворе, поднимала голову к небу и с восхищением смотрела на звёзды. Девочка поражалась, думая, что эти синие искорки на чёрном полотне неба на самом деле — звёзды и планеты, и понимала, что ум человека никогда не сможет охватить бесконечные тайны Вселенной.
Она размышляла о квазарах, о которых читала в книге. Как странно они ведут себя: удаляясь со скоростью света, они при этом становятся ещё ярче. Она также узнала, что звёзды умирают: однажды они взрываются и гаснут. Но какой бы высокой ни была скорость света, свет звёзд всё равно достигает нас спустя тысячи лет. То есть даже после того, как звезда погасла, её свет продолжает жить для нас.

В тёмную, тихую летнюю ночь
Я смотрела на далёкие
синие звёзды,
мерцающие на бесконечном
космическом полотне,
на звёзды, которых,
может быть,
нет уже тысячи лет — они давно погасли;
Но их свет летит к нам до сих пор,
стремясь через чёрный космос,
и, достигая нас,
людей,
обманывает наш взгляд.

С пяти до тринадцати лет Джоселин училась на подготовительном отделении колледжа Лургана. В то время технические предметы изучали только мальчики, а девочки должны были заниматься только готовкой и вышивкой. Благодаря родителям, которые пошли наперекор правилам школы, девочка смогла изучать науки.
Когда она не сдала экзамен, необходимый для поступления в старшую школу по британской системе, родители отправили её в пансион, чтобы она могла продолжить учёбу. Там, в Йорке, Англия, она получила среднее образование в 1961 году. На девочку благоприятное впечатление произвёл её учитель физики мистер Тиллотт. Она говорила: «Вам не нужно заучивать много-много фактов; вы просто изучаете несколько ключевых вещей, и затем вы можете применять их, создавать и развивать на их основе... Он был действительно хорошим учителем и показал мне, насколько простой была физика».
Затем она поступила в Университет Глазго. Она рассказывала: «Когда я училась в Университете Глазго на факультете физики, существовала “традиция”: как только в аудиторию заходила девушка, все начинали свистеть, топать ногами, стучать по столам и поднимать как можно больше шума. Я была единственной девушкой на курсе, и каждый раз проходила через это одна. Это было неприятно».
В 1965 году Джоселин окончила университет с отличием, получив степень бакалавра естественных наук в области естественной философии (физики). После этого она поступила в колледж Нью-Холл в Кембридже, где через несколько лет, в 1969 году, защитила докторскую диссертацию.
Там Джоселин вместе с учёными, среди которых был Энтони Хьюиш, участвовала в создании огромного радиотелескопа, который должен был ловить сигналы от квазаров, загадочных огоньков на краю Вселенной.
Телескоп заработал в 1967 году. Джоселин приходилось управлять им и каждые несколько дней разбирать километры бумажных записей — длинные ленты, покрытые линиями и отметками. Джоселин была терпеливой и упорной в своей работе.
Однажды, листая очередную ленту, она заметила что-то странное. Между обычными сигналами мелькали крошечные вспышки — ровные, быстрые, будто кто-то посылал ритмичные приветствия издалека. Эти сигналы занимали всего 2,5 сантиметра на 121 метре записей, но Джоселин поняла, что столкнулась с чем-то необычным.
Она показала длинную бумажную ленту с записями радиосигналов своему научному руководителю, доктору Энтони Хьюишу.
Учёные были озадачены. Ни одна известная звезда или планета не могла подавать такие точные сигналы!
«Может быть, это... инопланетяне?» — полушутя, полусерьёзно предположили исследователи и даже назвали источник LGM-1, что означало Little Green Men — «маленькие зелёные человечки».
Через несколько недель Джоселин продолжала наблюдать загадочные сигналы. Они появлялись снова и снова с идеальной точностью.
Тогда учёные решили проверить другие участки неба. И тогда они нашли ещё несколько таких же источников.
Тут стало ясно: это не послания инопланетян, а новый вид звёзд.
Так родилось одно из самых удивительных открытий XX века — пульсары.

Пульсар — это звезда, которая когда-то была огромной, но после взрыва сжалась до крошечного, невероятно плотного шарика. Она вращается с бешеной скоростью и посылает в космос узкие лучи радиоволн — словно маяк, который мигает где-то на краю Вселенной.
Джоселин первой заметила эти космические «сердцебиения».
И хотя в то время она была ещё очень молодой учёной, именно её внимательность и упорство позволили увидеть то, что не замечали другие.

Вскоре её открытие напечатали в журнале Nature, и учёные со всего мира подтвердили: да, это настоящие звёзды, которые мерцают и пульсируют, будто сердце Вселенной.
Учёные из разных стран подтвердили, что эти сигналы исходят от быстро вращающихся нейтронных звёзд. С тех пор такие объекты стали называть пульсарами — сокращённо от английского pulsating radio star («пульсирующая радиозвезда»).
Позже Джоселин защитила докторскую диссертацию и посвятила жизнь изучению космоса — от радиоволн до света далёких галактик и получила множество наград за вклад в науку. Но, к сожалению, Нобелевскую премию за открытие пульсара получила не она, а её научный руководитель.


В мае 1999 года доктор Джоселин Белл Бёрнелл посетила Центр космических полётов Годдарда (NASA) и ответила на несколько вопросов для проекта StarChild, рассказывая о своей работе и исследованиях.
Интервью с Джоселин Белл Бёрнелл

— Джоселин, какое открытие в астрономии будет следующим?
— Всё, что мы видим — звёзды, планеты, галактики — это только около 5% всей Вселенной! Остальные 95% — это что-то невидимое, о чём мы почти ничего не знаем.
Учёные ищут ответы по всему миру, и я думаю, что через 5–10 лет мы сможем узнать больше. Возможно, тёмная материя состоит из разных частей — и тогда мы сделаем одно из самых великих открытий!
— Если бы у вас было много денег на исследования, как бы вы их потратили?
— Я изучаю космос с помощью разных «глаз» — радиотелескопов, инфракрасных приборов, рентгеновских и других. Каждый помогает увидеть Вселенную по-своему.
Если бы деньги не ограничивали, я бы развивала все направления сразу, чтобы получить самую полную картину космоса. Тогда мы бы лучше понимали, как устроена Вселенная.
— Что вас больше всего удивляет во Вселенной?
— Меня поражает способность космоса удивлять. Иногда мы видим что-то, чего совсем не ожидали, и это меняет всё, что мы знали.
Это случается и с нейтронными звёздами, и с планетами, и с Солнцем. Космос полон сюрпризов!
— Какими исследованиями вы занимаетесь сейчас?
— В основном я изучаю вспышки рентгеновского излучения и изменчивость космических источников — например, пульсаров и квазаров. Меня интересует, почему они ведут себя так непредсказуемо и какие процессы происходят внутри этих звёзд.
— Почему вы решили стать астрономом?
— Меня всегда завораживало ночное небо. Я выросла недалеко от обсерватории Арма, и её сотрудники позволяли мне смотреть в телескоп и рассказывали о звёздах. Наверное, тогда я и поняла, что хочу посвятить жизнь исследованию Вселенной.
— Что вы чувствуете, когда открываете что-то новое?
— Это невероятное чувство! Сначала ты не веришь своим глазам и думаешь, что это ошибка. Но когда понимаешь, что действительно нашёл нечто, чего никто до тебя не видел, — сердце замирает от восторга.
— Какие качества нужны, чтобы стать хорошим учёным?
— Прежде всего — терпение и настойчивость. Нужно уметь замечать мелочи, быть внимательным к деталям и не сдаваться, даже если долго ничего не получается. И, конечно, важно уметь задавать правильные вопросы.
— Что бы вы посоветовали юным исследователям, которые мечтают заниматься наукой?
— Не бойтесь быть любопытными! Смотрите на мир с интересом и задавайте себе вопрос: «Почему это так?» или «А что, если попробовать иначе?»
И ещё — верьте в себя. Главное — ваше желание узнавать новое.
Пульсары — космические маяки
Пульсары — это необычные звёзды, которые мигают как космические маяки. На самом деле, это нейтронные звёзды — остатки огромных звёзд, которые взорвались как сверхновые. После взрыва остаётся очень маленький, но невероятно плотный объект: если сжать массу Солнца в шарик всего 20 километров в диаметре, получится примерно нейтронная звезда.
Почему пульсары мигают? Всё дело в том, что они быстро вращаются и посылают мощные радиоимпульсы. Эти импульсы астрономы могут поймать с Земли с помощью радиотелескопов. Когда нейтронная звезда вращается, её луч света «промахивается» мимо нас, а затем снова попадает в телескоп, и кажется, что звезда мигает.
Вот несколько интересных фактов о пульсарах:
1. Скорость вращения — пульсары могут вращаться от одного оборота в секунду до сотен раз в секунду! Самые быстрые называются миллисекундными пульсарами.
2. Мощь света — несмотря на маленький размер, пульсары излучают энергию сильнее, чем миллионы Солнц вместе взятых.
3. Пространственные маяки — благодаря регулярным «импульсам» пульсары помогают учёным измерять расстояния в космосе и даже проверять теории о гравитации.
Пульсары помогают учёным понимать, что происходит после взрыва звёзд, как устроена наша Вселенная и как двигаются объекты в космосе. Это — маленькие, но очень важные «сигнальные огни» Вселенной, которые мигают миллионы и миллиарды лет, рассказывая свои истории всем, кто умеет слушать.
Квазары — далёкие яркие точки во Вселенной
Квазары — это необычные объекты в космосе, которые светят очень ярко, хотя находятся очень далеко от нас. На самом деле, квазары — это ядра галактик, в центре которых находятся чёрные дыры. Эти чёрные дыры втягивают газ и пыль, и при этом выделяется много энергии. Именно поэтому квазары кажутся нам такими яркими, даже если они находятся на миллиарды световых лет от Земли.
Квазары открыли в 1960-х годах. Учёные сначала удивились: они выглядели как маленькие звёздочки, но светили ярче целых галактик.
Вот несколько интересных фактов о квазарах:
1. Квазары светят очень ярко — в тысячи раз ярче, чем наша галактика Млечный Путь.
2. Свет от некоторых квазаров идёт к нам миллиарды лет, поэтому мы видим, какими они были очень давно.
3. В центре квазара всегда есть сверхмассивная чёрная дыра, масса которой в миллионы раз больше Солнца.
4. Квазары встречаются далеко за пределами нашей галактики и помогают учёным узнавать, как развивалась Вселенная.
Гравитационные волны
Представьте, что вы бросаете камень в воду. От на поверхности воды появляется рябь. В космосе тоже бывают «волны», только не в воде, а в пространстве и времени. Эти волны называются гравитационными.
Гравитационные волны возникают, когда очень массивные объекты во Вселенной двигаются или сталкиваются. Например, если две чёрные дыры кружатся друг вокруг друга и сталкиваются, они посылают «колебания» в пространство вокруг себя — это и есть гравитационные волны.
Учёные впервые наблюдали гравитационные волны в 2015 году. Они использовали специальный прибор, который может измерять крошечные изменения длины — меньше диаметра атома! Это открытие подтвердило слова Эйнштейна, который предсказал существование гравитационных волн больше ста лет назад.
Вот несколько интересных фактов:
1. Гравитационные волны двигаются со скоростью света.
2. Они проходят через всё — сквозь Землю, дома, людей — и почти не задерживаются.
3. Измерять их очень трудно, поэтому учёные используют огромные детекторы, называемые LIGO и Virgo, с километровыми туннелями и лазерами.
4. Каждое открытие гравитационных волн помогает учёным узнавать о самых загадочных объектах Вселенной: чёрных дырах и нейтронных звёздах.
Гравитационные волны позволяют «слышать» космос по-новому. Мы больше не видим только свет, который приходит от звёзд и галактик — теперь мы можем «ощутить» движения самых мощных объектов во Вселенной.
Гравитационные волны — это как невидимые колебания, которые рассказывают нам истории о самых далеких уголках космоса и о том, что там происходит прямо сейчас.
Экзопланеты — миры за пределами Солнечной системы
Все планеты, которые мы видим вокруг Солнца — Меркурий, Венера, Земля, Марс и другие — находятся в нашей Солнечной системе. Но учёные обнаружили множество планет за пределами Солнечной системы. Такие планеты называются экзопланетами. Они вращаются вокруг других звёзд, как Земля вращается вокруг Солнца.
Первая экзопланета была найдена в 1992 году. С тех пор астрономы нашли тысячи таких миров, и некоторые из них могут быть похожи на Землю! Это значит, что на них может быть вода или даже жизнь — хотя пока мы не знаем точно.
Вот несколько интересных фактов об экзопланетах:
1. Размеры и формы разные — есть гигантские газовые планеты, похожие на Юпитер, а есть маленькие каменистые, похожие на Землю или Марс.
2. Некоторые «горячие», а некоторые «холодные» — одни экзопланеты находятся очень близко к своей звезде и кипят, а другие вращаются далеко и покрыты льдом.
3. Существуют необычные орбиты — экзопланеты могут вращаться вокруг своей звезды не по кругу, а по вытянутой эллиптической орбите.
4. Методы поиска — астрономы ищут экзопланеты, наблюдая, как звезда слегка «подергивается» под их влиянием или как планета заслоняет свет звезды.
Экзопланеты помогают учёным понять, как формируются планеты и звёздные системы. Они показывают, что во Вселенной полно удивительных миров, и наша Земля — далеко не единственная планета.
Нейтрино — маленькие путешественники
Нейтрино — это крошечные частицы, которые летят через весь космос и даже через нас, почти не замечая ничего вокруг. Их так много, что каждый день через ваше тело проходят миллиарды нейтрино! Но мы их не видим и не чувствуем, потому что они почти не взаимодействуют с обычной материей.
Учёные открыли нейтрино в 1950-х годах. С тех пор они поняли, что эти частицы помогают нам изучать самые загадочные события во Вселенной. Нейтрино рождаются там, где происходят очень сильные процессы: например, внутри звёзд, при взрывах сверхновых или рядом с чёрными дырами.
Вот несколько интересных фактов о нейтрино:
1. Скорость и дальность — нейтрино движутся почти со скоростью света и могут проходить сквозь целые планеты, не сталкиваясь с ними.
2. Три «вкуса» — учёные называют три типа нейтрино «электронное», «мюонное» и «тау-нейтрино». Они могут менять один тип на другой в полёте!
3. Невидимки — нейтрино так малы и легки, что для их обнаружения нужны огромные детекторы с тысячами тонн воды или льда.
4. Посланцы из космоса — нейтрино несут информацию о далёких звёздах и взрывах, которые мы не можем увидеть обычным светом.
Нейтрино помогают учёным «слышать» космос иначе, чем телескопы. Они рассказывают, что происходит внутри звёзд и какие процессы управляют Вселенной.

Эксперимент «Космос»
Нужны материалы:
• Большая прозрачная банка с крышкой
• Вода
• Гель для душа или жидкость для пузырей
• Блёстки разных цветов (для звёзд и планет)
• Капли пищевого красителя (чёрного или синего цвета, чтобы показать космос)
• Маленькая ложка или палочка
Инструкция:
1. Налей воду в банку примерно на 2/3.
2. Добавь несколько капель тёмного пищевого красителя, чтобы получился «космический фон».
3. Капни немного геля для душа — это «газовые облака», из которых формируются звёзды.
4. Добавь блёстки — это «звёзды и планеты».
5. Осторожно перемешай ложкой или покрути банку — дети увидят, как звёзды и газ «плавают» и создают красивые «галактики».
Так можно показать, что во Вселенной всё движется: звёзды рождаются из газовых облаков, планеты формируются рядом, а галактики вращаются. Даже маленькие дети могут увидеть космос своими глазами!

Эксперимент «Вселенная»
Материалы:
• Фонарик или детский проектор
• Чёрная бумага, картон или ткань (для «космоса»)
• Наклейки-звёздочки или маленькие бумажные планеты
• Стена для проекции
Инструкция:
1. Закрепите чёрную бумагу на стене или потолке — это будет «небо».
2. Приклейте на неё наклейки-звёзды или бумажные планеты.
3. Включите фонарик или проектор и направьте его на «небо». Если есть цветные фильтры — свет можно сделать голубым или жёлтым.
4. Чтобы показать движение, медленно прокручивайте картон с наклейками, или используйте вентилятор, чтобы лёгкие планеты слегка колыхались.
5. Дети могут наблюдать, как свет «от звёзд» доходит до «Земли» (наблюдателя), и видеть движение объектов в космосе.
Объяснение:
• Фонарь или проектор — это как наша Солнечная система и другие звёзды, которые посылают свет.
• Наклейки и планеты — это объекты во Вселенной.
• Движение наклеек показывает, что звёзды и планеты не стоят на месте, а перемещаются, и свет доходит до нас с задержкой.