Андрей Морозов - Владилен Степанович, расскажите немного о предыстории открытия эффекта космического лазера. Вообще благодаря чему удалось сделать такое открытие?
- Да, действительно, я рассказывал об этом эффекте в Физическом институте имени Лебедева и за несколько дней до этого в Центре космических исследований имени Годдарда NASA США в Гринбелте под Вашингтоном. Именно там находится Центр управления космическим телескопом Хаббла, с помощью которого и сделано это открытие. Только этот уникальный астрономический инструмент позволяет надежно проводить подобные исследования.
Грандиозный научный проект - космический телескоп Хаббла стоимостью в несколько миллиардов долларов - работает на околоземной орбите высотой 500 километров уже 12 лет. Он не только поддерживается в прекрасном рабочем состоянии, но и постоянно совершенствуется в ходе регулярных сервисных миссий космических "челноков". Во время недавней четвертой успешной сервисной миссии "челнока" "Колумбия" (стоимостью в сотни миллионов долларов) в марте этого года характеристики Хаббла были радикально улучшены, глубина сканирования космического пространства возросла в десятки раз. Стало возможным наблюдение столкновения галактик, происходящих на расстоянии около полумиллиарда световых лет. По мнению специалистов NASA, последнее усовершенствование телескопа Хаббла открывает новую эру исследований с его помощью.
Все наблюдения на телескопе обрабатываются в Центре имени Годдарда и через год становятся доступными для ученых всего мира. Любой исследователь в любой стране и в любом месте получает доступ к этой уникальной научной информации совершенно бесплатно через интернет. В этой связи нелишне будет напомнить, что сеанс наблюдений на телескопе Хаббла в течение 3-4 оборотов вокруг Земли обходится налогоплательщикам США в сумму около полумиллиона долларов.
Естественно, что астрономы и астрофизики сотен лабораторий и университетов многих стран вкладывают интеллектуальный и финансовый потенциал, вероятно, сравнимого масштаба в интерпретацию полученных наблюдательных данных. Более того, программа наблюдений на Хаббле строится на конкурсной основе с международным участием и охватывает как нашу Солнечную систему, нашу Галактику, так и громадное внегалактическое пространство - другие галактики вплоть до окраин Вселенной.
- Но вернемся к лазеру в окрестности звезды Эта Карина - самой яркой и массивной в нашей Галактике... В чем суть космического лазерного эффекта?
- Лазерный эффект в оптическом диапазоне я предсказал много лет назад после открытия микроволновых мазеров, действующих в межзвездных облаках. Лазеры требуют более интенсивного возбуждения, или, как говорят, накачки. Такие условия существуют в атмосферах звезд, но лазерный эффект трудно наблюдаем в них на фоне интенсивного излучения самой звезды. Эта Карина находится на расстоянии примерно 8 тысяч световых лет от нас. Это крайне нестабильная звезда. Она взорвалась 150 лет назад, и во время взрыва наблюдалась в Южном полушарии как вторая ярчайшая (после Сириуса) звезда.
В результате взрыва звезды в окружающее пространство было выброшено огромное количество вещества в виде атомов всех элементов периодической таблицы Менделеева. Атомы в окрестности звезды ионизуются высокотемпературным (20-30 тысяч градусов) излучением ее поверхности (фотосферы звезды). Именно в смеси ионизованных атомов в газовых облаках, то есть разреженной околозвездной плазме, вблизи звезды возникает, как и в обычном лазере, неравновесное состояние и происходит индуцированное излучение фотонов на квантовых переходах, в нашем случае ионов железа. Правда, в космосе нет зеркал, и потому лазерное излучение ненаправленно, то есть происходит во всех направлениях, в том числе и в направлении Земли.
Основной компонент выброшенного звездой вещества - водород, и именно его интенсивное монохроматическое излучение, возникающее под действием излучения центральной звезды Эта Карина, обеспечивает накачку уровней ионов железа космического лазера. В результате слабые спектральные линии ионов железа, составляющие примерно 0,01% долю околозвездного вещества, становятся яркими лазерными линиями. Телескоп Хаббла позволяет наблюдать излучение этих лазерных околозвездных областей отдельно от излучения звезды благодаря его исключительному угловому разрешению. Именно поэтому этот эффект и удалось обнаружить. По существу, окружение этой яркой звезды (она ярче Солнца в несколько миллионов раз) является гигантской естественной лабораторией атомной физики и спектроскопии.
Профессор Йоханссон из Института астрономии Лундского университета (Швеция) и я в последние годы исследуем необычные атомно-физические процессы в окрестности этой звезды, наблюдаемые с помощью уникальной спектральной аппаратуры хаббловского телескопа. В ходе этих исследований нам удалось обнаружить ряд интереснейших эффектов, ранее не наблюдавшихся в астрофизических условиях, в том числе лазерный эффект. Эти исследования мы проводили совместно с доктором Гуллом из Годдардского космического центра.
- А что это дает для науки, например для астрофизики?
- Нестабильные взрывающиеся звезды, их называют сверхновыми, - уникальные объекты в космосе. Звезда Эта Карина - ближайшая к нам сверхновая, которая может быть изучена гораздо более детально, чем удаленные сверхновые звезды. Астрофизики пока не знают природу этих взрывов, и поэтому наблюдение выброшенного в околозвездное пространство вещества, подсвеченного излучением звезды и потому наблюдаемого, является очень важным для понимания природы таких звездных взрывов. Кстати, взрыв последней сверхновой звезды, которая в пятьдесят раз дальше от нас, чем Эта Карина, был в 1987 году, и он был похож на взрыв Эта Карины. Кроме того, вполне возможно, что взрывы сверхновых звезд в нашей Галактике не проходят бесследно для нас, землян.
По большому счету общечеловеческий интерес имеют три глобальные проблемы: сам человек и жизнь, Земля, на которой он живет, и космос, в который он погружен. Все эти проблемы взаимосвязаны очевидным и далеко неочевидным, неясным пока для нас образом. И важно, что Россия вносит свой значительный вклад в этот процесс познания. Иногда этот вклад связан с технологическим прорывом и крупными финансовыми вложениями. (Вспомним наш стремительный прорыв в космос.) Сейчас волею судеб наш вклад больше связан с громадным интеллектуальным потенциалом России.
Недавно, выступая с научным сообщением на президиуме Российской академии наук по проблеме, требующей значительных финансовых затрат, пока еще не позволительных для России, я напомнил слова великого физика, основателя ядерной физики лорда Эрнеста Резерфорда, сказанные им в 30-е годы прошлого столетия в богатейшей Британской империи: "У нас нет денег, но мы должны думать". Такое чувство, что он говорил это для нас.
