Да, действительно, вплоть до 80-х годов XX века наука о небе была подобна наблюдателю, смотрящему на мир через узкую щель, но не способному распахнуть ставни на окнах.
Космическая техника помогла раскрыть эти ставни. И уже в 1985 году в предисловии к последнему изданию своей книги И. С. Шкловский мог записать: «Первый инфракрасный спутник „IRAS“ (запущен американо-голландской группой ученых в январе 1983 года. – Примеч. ред.) был направлен для калибровки на ярчайшую звезду северного неба – Вегу из созвездия Лиры. Поток инфракрасного излучения оказался в 10 – 20 раз больше ожидаемого. Далее выяснилось, что источник инфракрасного излучения, связанный с этой звездой, не точечный (как предполагали), а довольно протяженный. Короче говоря, оказалось, что Вега окружена кольцом, состоящим из роя частиц размером больше одного миллиметра. Эти частицы, нагретые излучением звезды до температуры 90° Кельвина, являются источником инфракрасного излучения».
Подобные исследования продолжаются и поныне. Так, скажем, в самом конце XX века на конференции в Париже несколько сотен астрономов из разных стран мира обсуждали один вопрос: что принес астрономии инфракрасный спутник «ISO», запущенный в конце 1995 года?
Рейнхард Генцель из германского Института внеземной физики сказал, что «с помощью такого космического телескопа мы можем исследовать небесные тела, которые темны и настолько холодны, что не испускают какого-либо видимого света».
Уже давно облака молекул и пыли, которые протянулись в космосе на сотни световых лет, астрономы считают инкубаторами, где рождаются звезды. Когда в таком облаке образуется сгущение вещества, возникает тяготение, направляющее пыль и молекулы из окрестностей в его сторону. Процесс длится миллионы лет, пока пылегазовые частички не сплотятся в светящийся шар – тепло он получает от беспрерывной бомбардировки новыми подлетающими частицами. Астрофизики задаются вопросом: почему не гаснет раскаленный шар? Казалось бы, он должен охладиться еще до того, когда вспыхнет ядерная реакция. Потому что зародыш звезды,, нагретый за счет кинетической энергии падающих на него частиц, передает свое тепло в окружающее пространство, то есть нагревает окружающий газ. Газ становится менее плотным, и число падающих молекул уменьшается. Дальнейший процесс нагревания должен бы прекратиться. И новое солнце не сможет родиться. Но звезды появляются именно из пылегазовых облаков.
Телескоп «ISO» дал астрофизикам надежду разгадать эту загадку. При рождении звезды в дело вступает своего рода «повивальная бабка» – вода, присутствующая в виде охлажденных паров. Молекулы воды, составляющие заметную часть массы облака, играют ключевую роль в становлении новой звезды.
Астроном Жан-Поль Бомето из Марсельской обсерватории дает в журнале «Sciences et Avenir» такое объяснение. Водяной пар способствует охлаждению газа: возбуждаемые столкновениями внутри облака молекулы воды могут выбрасывать фотоны, которые, улетая за пределы облака, окружающего эмбрион звезды, уносят с собой излишек энергии. Такое охлаждение способствует дальнейшему гравитационному накоплению газа и пыли-материи, из которой создаются звезды.
Играя ключевую роль при рождении новой звезды, вода не остается в стороне и на последнем этапе жизни светила – когда оно угасает. Телескоп-спутник «ISO» наблюдал за тем. что происходило на звезде W в созвездии Гидры. Вот как представляет это событие французский астроном Ж. – П. Бомето. «Когда светило подходит к концу своей жизни, ядерные реакции, которые его греют, перемещаются в наружные слои звезды. Если речь идет о светиле, похожем на Солнце, то верхняя его оболочка раздувается, отделяется от материнского тела и остывает. В ней возникают молекулы воды (водород – основная масса звезды, а атомы кислорода, необходимые для этого синтеза, получаются в ходе ядерных реакций на звезде)».
Когда понижается температура на внешних поверхностях оболочки, происходит конденсация водяных паров. Они осаждаются на твердых частицах. В дальнейшем, при разбегании остатков звезды, водяной пар и обледенелые пылинки уходят в космическое пространство. Из них состоят гигантские облака, которые обречены странствовать в межзвездной пустоте сотни миллионов и даже миллиарды лет. Если облако окажется вблизи сверхновой звезды с мощным излучением, молекулы воды возбуждаются, испускают лучи в ультрафиолетовой части спектра и могут быть обнаружены с Земли. Атомы прилепляются к частичкам межзвездной пыли. Одетые в Ледяные панцири, вместе с водяными парами они ждут того времени, когда образуются случайные их сгушения, возникнет тяготение. И это будет началом образования новой звезды. Так оканчивается космический цикл воды. В какой-то степени он подобен хорошо известному нам земному циклу: океан – испарение – дождь – река – океан.
Первые звезды возникли примерно миллиард лет спустя послe Большого взрыва. В юные годы Вселенной рождение небесных тел происходило много чаше, чем сейчас. К такому неожиданному открытию астрономы пришли, когда с помощью «ISO» удалось исследовать дальние древние галактики. Раньше ни одному земному наблюдателю не удавалось увидеть эти звездные острова Вселенной, потому что они находятся за плотными газопылевыми облаками, через которые не проникает ни один световой луч. Только тепловые лучи проходят сквозь эти плотные занавеси, и датчики инфракрасных спутников-телескопов улавливают их.
Есть веские основания предполагать, что пылевые облака, заслоняющие от нас старые галактики, – это не что иное, как пепел сгоревших звезд. Но если мы видим так много мертвых, потухших светил, значит, существовало огромное множество действующих солнц.
Р. Генцель из германского Института внеземной физики, ссылаясь на последние расчеты, пишет в журнале «Spiegel», что «в древних галактиках каждый год вспыхивали сотни солнц. Тогда как в нашем сегодняшнем Млечном Пути загораются в год только четыре-пять новых звезд».
Еще одно интересное открытие спутником «ISO» сделано в "соседних» с Землей местах. Астрономы впервые увидели, что в одной из ближайших к нам галактик – в туманности Андромеды (по новейшим измерениям до нее – 2, 93 миллиона световых лет) существуют гигантские кольцевые пылевые облака. Телескопы, действующие в спектре видимого света, никак не могли бы их обнаружить. В кольцах сосредоточены главные массы газа Галактики, вероятно, там зарождаются звезды.
Но подлинной сенсацией на парижской конференции стало сообщение о присутствии воды во всех частях Вселенной. Всюду в космосе, куда бы ни направлял свой взор новый телескоп, он обнаруживал молекулы воды.
Оказывается в межзвездных тучах, медленно плывущих в Млечном Пути, сосредоточены огромные массы водяного пара Эти тучи – своего рода химические фабрики. В них непрерывно соединяются водород и кислород в молекулы воды за счет энергии звездного излучения.
Особенно много воды обнаружено близ созвездия Орион. Там на расстоянии 1500 световых лет группа американских астрономов из Корнеллского университета нашла в большом молекулярном облаке самую значительную из известных концентрацию паров воды. За один день это гигантское облако производит из водорода и кислорода такое количество воды, которым можно было бы 60 раз наполнить все моря и океаны земного шара
«До того как „ISO“ поднялся на орбиту, вся Вселенная представлялась нам безводной пустыней, – говорит Роджер Боннет, научный директор Европейского космического агентства. – Открытие всепроникающего присутствия воды в нашей Галактике укрепляет предположение, что вокруг многих звезд может существовать жизнь».
Конечно, возникает вопрос: почему за несколько веков инструментальной астрономии, и особенно в последние десятилетия, когда действуют мощнейшие наземные телескопы и оптические телескопы-спутники, не удалось открыть в космосе таких больших количеств молекул воды?
Все дело в том, что в атмосфере Земли всегда много водяных паров. Выделить среди них исчезающие слабые следы далекой внеземной воды практически не удается. Только с выходом в космос инфракрасных приборов стало возможным надежно установить существование космической воды.
