Вселенная академика Сюняева

Академик Рашид Сюняев занят раскрытием тайн древнейшей истории Вселенной.
Фото предоставлено пресс-службой Института космических исследований РАН

Академик Рашид Сюняев. С необычным для мировых языков произношением его имени (он самый цитируемый в мире астрофизик) связан ряд фундаментальных открытий современной астрофизики и космологии. И это в той сфере науки, которая на стыке веков выдвинулась на самый передний край, намного опередив даже ядерную физику. Сегодня в астрофизике происходят самые крупные научные открытия, именно туда вкладываются миллиарды долларов для осуществления фантастических проектов. Что же нас ждет в XXI веке?

Астрофизик-философ

«Мы переживаем уникальное время, которое сродни эпохе великих географических открытий на Земле. Сегодня ученые совершают этот путь в масштабах Вселенной. В течение ближайшего десятилетия наука будет знать все основные параметры Вселенной с очень высокой точностью», – с полной уверенностью заявил Рашид Алиевич Сюняев, выступая с докладом на Всемирном форуме татарских ученых в Казани в сентябре 2007 года.

Научные интересы Сюняева охватывают по существу весь спектр астрофизических проблем – от элементарных процессов на уровне ядерных частиц до космологии. Теоретическая астрофизика и космические исследования, рентгеновская астрономия и астрофизика высоких энергий, взаимодействие вещества и излучение в метагалактиках. И многое другое. Символично и то, что в 2007 году Сюняева избрали иностранным членом Американского философского общества.

Без всякого преувеличения можно сказать, что объект его исследований – сама история развития и структура Вселенной. Орудие познания бесконечного – высокоточная техника, установленная как на Земле, так и в космосе. Само собой разумеется, суперкомпьютеры. Методы вычислений – головоломные уравнения высшей математики.

Местонахождение ученого – Москва, Мюнхен, далее везде – там, где есть соответствующая научная аудитория, готовая абсорбировать его идеи и концепции. Для него не менее важно выслушать доводы и добрых оппонентов, и критически настроенных сторонников, особенно молодых ученых – дерзких и трудолюбивых, к которым он в первую очередь относит китайцев, русских и индийцев.

За последние 10 лет он стал обладателем 14 самых престижных международных премий и золотых медалей по астрономии и астрофизике, в том числе премии Крафорда по астрономии Королевской академии наук Швеции (2008) – премии, которая претендует на то, чтобы именоваться Нобелевской по математике. Почти одновременно он получил и награду имени Рассела – высшее отличие Американского астрономического общества.

По официальной формулировке премия Крафорда (250 тыс. долл.) присуждена «за решающий вклад в развитие астрофизики высоких энергий и космологии, в изучение процессов, происходящих в окрестностях черных дыр и нейтронных звезд, исследования реликтового излучения». По большому счету это означает признание того, что работы Сюняева в области исследования реликтового излучения стали своего рода волшебным ключом для понимания эволюции и современной структуры Вселенной. Как и когда все это начиналось?

«Пропитка» татарскостью

Фамилия Сюняевы встречается среди пензенских мурз (князей), проживавших первоначально в Пензенской области и на мордовских землях, переселившихся затем на Урал и в Центральную Азию. Среди них есть «служилые татары», торговцы и духовные лица (кстати, один из дедов Рашида Сюняева был муллой).

Так что Рашиду Алиевичу есть на склоне лет чем заняться и на Земле – исследованиями истоков своей родословной. Правда, на мой неосторожный вопрос, не пора ли начинать выпуск мемуарных записок «о путешествиях по Вселенной», он дал однозначный ответ: «После выхода на пенсию. Пока полжизни проходит в самолетах, между конференциями и лекциями в различных точках планеты».

Отец ученого Али Абдрахман улы Сюняев – инженер по профессии, судя по всему, был человеком научного мышления, имел хорошие знания по литературе и истории татарского и мусульманских народов, старался прививать эти чувства и своим детям.

В 1960–1970-х годах, в период учебы в двух московских вузах и на старте научной карьеры, видимо, немаловажное значение для Рашида имело общение с крупным ученым тюркологом-медиавистом Эмиром Наджипом (1899–1991) и постоянные контакты с представителями профессорской династии Нигматуллиных. Я с интересом наблюдал, как в перерывах казанского Форума татарских ученых два академика РАН Рашид Сюняев и Роберт Нигматуллин вели оживленные беседы по научной тематике и не могли оторваться друг от друга. Кстати, оба они выпускники знаменитого мехмата МГУ, подарившего стране великолепную плеяду математиков.

«Пропитка» татарскостью, надо полагать, идет и со стороны супруги ученого – Гузель ханум. Ведь ее мать – Разия ханум Мукминова – известный в научных кругах профессор, доктор исторических наук. Насколько мне известно, в течение почти четверти века Рашид Сюняев поддерживает хорошие личные связи с известным татарским историком профессором Миркасимом Усмановым.

У Сюняевых большая дружная семья. Старший сын Шамиль вошел в научную среду: он профессор одного из американских колледжей. Два его брата Усман и Али и сестра Зульфия пока студенты.

Звездный мальчик

Рашид Сюняев родился в 1943 году. Он свободно говорит на татарском и узбекском языках. После окончания школы поступил в Московский физико-технический институт и одновременно учился на мехмате МГУ им. М.В.Ломоносова. Таким образом, за пять лет учебы он окончил два самых престижных вуза страны тех лет. А уже через два года после этого защитил кандидатскую диссертацию в Институте прикладной математики АН СССР.

Дальнейшую карьеру будущего академика можно считать «звездной» в прямом и переносном смысле. Во-первых, руководителем его дипломной и кандидатской работ был замечательный ученый с мировым именем, трижды Герой Соцтруда, академик Яков Зельдович. Во-вторых, главной темой его исследований со студенческих лет почти на протяжении полувека стал космос – нейтронные звезды, галактики, метагалактики, черные дыры.

В 1965 году, еще будучи студентом выпускного курса МФТИ, Рашид Сюняев предсказал существование в галактиках зон, ионизированных внешним излучением. Он вычислил и доказал, что наблюдения нейтрального водорода в периферийных областях галактик может дать богатейшую информацию о потоке ионизирующего фонового излучения.

Когда в начале 70-х годов не достигший еще и 30 лет Рашид Сюняев со своим коллегой опубликовали статью о модели падения вещества на черные дыры и нейтронные звезды, он сразу стал «восходящей звездой» мировой астрофизики. С той поры прошло более 40 лет, но именно эта публикация, ставшая великим открытием, и по сегодняшний день считается самой цитируемой среди не менее миллиона научных астрофизических статей.

SZeffect и другие

Встречи, беседы и регулярные контакты с академиком Зельдовичем на протяжении 20 лет, безусловно, сыграли огромную роль в формировании Сюняева как всемирно известного ученого-астрофизика, работающего на стыке теории и эксперимента.

В 1970–1980-х годах вместе со своим прославленным руководителем Рашид Сюняев исследовали реликтовое излучение, оставшееся после Большого взрыва. Это позволило провести пионерские проверки космологических моделей, которые используются до сих пор и продолжают успешно стимулировать исследования наиболее интересных областей космологии.

Вместе со своим учителем они впервые «математическим языком» точно описали видимое охлаждение излучения при прохождении через горячий космический газ. Этот процесс в мировой науке получил название как «эффект Сюняева–Зельдовича» (сокращенно SZeffect). За последние десятилетия привлекательная теоретическая идея Сюняева–Зельдовича превратилась в чрезвычайно продуктивный, долгоиграющий метод наблюдательной космологии.

Исследование различных проявлений SZeffect неизменно входит в программу наблюдений крупнейших радиотелескопов мира, как наземных, так и космических. Этот эффект обнаружен и активно исследуется в направлении нескольких десятков скоплений галактик, тем самым превратив их самих в мощный инструмент наблюдательной космологии.

Сюняев разработал «стандартную теорию» аккреции (падения вещества) на черные дыры и нейтронные звезды. Именно в рамках этой теории была создана и модель аккреционного диска. Согласно этой модели вещество, падающее на черную дыру или нейтронную звезду, образует быстро вращающийся диск. Двигаясь в нем, вещество разгоняется и начинает излучать фотоны высоких энергий. Был сделан однозначный теоретический вывод: «проглатывающие огромный объем материи черные дыры становятся наиболее мощными источниками излучения во Вселенной».

Нужно было все это доказать экспериментальным путем. Вскоре и такая возможность ему представилась. В 1974 году академик Роальд Сагдеев пригласил Якова Зельдовича и Рашида Сюняева организовать Отдел теоретической астрофизики в Институте космических исследований АН СССР.

В 1974–1982 годах Рашид Сюняев возглавлял лабораторию в этом институте и затем основал Отдел астрофизики высоких энергий. Тогда и произошло плавное вхождение Сюняева-теоретика в экспериментальную рентгеновскую и гамма-астрономию.

Результаты не заставили себя долго ждать.

Рашид Сюняев стал руководителем крупных космических экспериментов, которые привели к важным открытиям. Среди них – детальные карты центральной области Галактики, выявление нескольких десятков рентгеновских источников, в том числе первого в Галактике микроквазара (обсерватория «Гранат»), открытие жесткого рентгеновского излучения от Сверхновой звезды в Большом Магеллановом Облаке. Его последние эксперименты – новый европейский гамма-телескоп «Интеграл», где российские ученые получили 25% наблюдательного времени.

Вперед – к истокам!

У меня создается впечатление, что академик Сюняев шаг за шагом постепенно подходит к раскрытию тайн древнейшей истории Вселенной, так сказать подбирается к ее истокам. В подтверждение этого приведу лишь два примера из московской и мюнхенской жизни ученого.

В 1978 году Рашид Сюняев теоретически предсказал, что вторичная ионизация вещества во Вселенной (когда ее возраст составлял приблизительно миллиард лет) приводит к угловым флуктуациям («колебаниям») реликтового излучения. Через четверть века американский спутник Wilkinson MAP экспериментально подтвердил существование этого эффекта.

В последние годы академик Сюняев занимается проблемами физики космологической рекомбинации – процесса, происходившего во Вселенной на первых стадиях ее развития (приблизительно 400 тыс. лет с момента образования) и определившего ее дальнейшую эволюцию. Как полагают ученые, в процессе рекомбинации температура плазмы упала настолько, что произошло объединение протонов и электронов в нейтральные атомы водорода и гелия, в результате чего стало возможным распространение фотонов – образно говоря, Вселенная стала «прозрачной» для наблюдений.

Выступая с лекциями в Казани, академик Сюняев подчеркнул, что различные методы астрофизических наблюдений последних лет привели ученое сообщество к единому выводу о том, что давно привычные для нас атомы составляют лишь 6% массы Вселенной. Остальная часть материи Вселенной – темное вещество (24%) и темная энергия (70%). Темное вещество в отличие от атомов проявляет себя лишь гравитацией, пока никто не знает, что оно собой представляет.

Наблюдая вспышки далеких сверхновых, реликтовое излучение и скопление галактик, астрономы доказали, что Вселенная сейчас расширяется ускоренными темпами. Ее «расталкивает» неведомая ранее субстанция, которую пока принято называть темной энергией. «За предстоящие десять лет ученые разберутся, что это такое, каковы основные параметры этой темной субстанции. Тогда перед нами откроется совершенно иной, новый мир», – с пафосом заявляет Рашид Сюняев.

На форуме татарских ученых 22 сентября 2007 года ученый продемонстрировал результаты самого глубокого наблюдения, сделанного с космического телескопа Хаббла, которое позволило заглянуть в самое далекое прошлое Вселенной. 300 орбит вокруг Земли телескоп Хаббла наводился на один и тот же участок неба, чтобы зафиксировать все, что есть в том направлении. И он увидел галактики, свет от которых идет к нам почти 10 млрд. лет. Дальше, точнее раньше, уже нет никаких галактик.

Послушав подряд две лекции Рашида Алиевича, я впервые задумался: а все-таки есть пророки в моем Отечестве, хотя им порою приходится вещать и за его пределами. Уж слишком велик и несоизмерим объект их исследований – бесконечная Вселенная, а главный Оппонент и Защитник – Сам Всевышний и Всемогущий.