Джон Мазер, лауреат Нобелевской премии и ведущий научный сотрудник проекта «Джеймс Уэбб», в беседе с физиком Брайаном Грином раскрывает внутреннюю кухню величайших космологических миссий современности. В центре внимания — неожиданные данные о ранних галактиках, драматическая история создания спутника COBE и амбициозные планы по поиску жизни на экзопланетах и ледяных лунах Солнечной системы.
🔭 Первые сюрпризы «Джеймса Уэбба»: галактики-акселераты 3:04
Спустя короткое время после начала работы космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) уже заставил ученых пересмотреть устоявшиеся модели эволюции Вселенной. Главным сюрпризом, по словам Джона Мазера, стало то, что ранние галактики росли гораздо быстрее, чем предсказывала теория: они оказались больше, ярче и горячее, чем ожидалось.
Ключевые факты о текущем состоянии миссии:
- Возраст первых объектов: Обнаружены галактики, сформировавшиеся всего через 200–300 миллионов лет после Большого взрыва, что соответствует красному смещению $z \approx 12-14$.
- Техническое состояние: Мазер оценивает работу аппарата на «A++». Оптическое качество системы оказалось вдвое лучше проектных требований.
- Срок службы: Благодаря идеальному запуску ракеты и экономичному маневрированию, запас топлива позволит телескопу работать более 20 лет, вместо изначально запланированных 11–12 лет.
Ученые рассматривают несколько гипотез, объясняющих аномальную яркость ранних галактик. По мнению Мазера, первые звезды могли быть в сотни и тысячи раз массивнее Солнца, что позволяло им быстро выгорать и насыщать космос тяжелыми элементами. Также открытым остается вопрос о происхождении сверхмассивных черных дыр: появились ли они до или после формирования первых галактик.
👨🔬 Путь в науку: от самодельных линз до экспериментальной физики 7:04
Джон Мазер вырос на исследовательской ферме Университета Ратгерса в Нью-Джерси, где его отец изучал генетику молочных коров. Несмотря на близость к биологии, Джона увлекла астрономия. В четвертом классе он уже зачитывался биографиями Галилея и Дарвина, а позже начал строить собственные телескопы из картонных трубок и линз, купленных на карманные деньги.
Переломные моменты в карьере ученого:
- Выбор специализации: В старшей школе Мазер мечтал стать физиком-теоретиком, вдохновившись курсом по относительности и квантовой механике в Корнелле.
- Совет наставника: В аспирантуре куратор отговорил его от теории, заявив, что для теоретиков «нет работы», если только они не богаты. Это подтолкнуло Мазера к экспериментальной работе.
- Первая неудача: Его диссертационный проект по измерению реликтового излучения с помощью баллона закончился провалом — оборудование не сработало. Однако это фиаско заставило его задуматься о выводе приборов в космос.
🛰️ Миссия COBE: измерение эха творения 12:43
История спутника COBE (Cosmic Background Explorer) началась с «наброска на салфетке» в 1974 году и заняла 15 лет до момента запуска. Целью было изучение реликтового излучения (CMB) — теплового послесвечения Большого взрыва, предсказанного Альфером и Германом еще в 1948 году.
Мазер подчеркивает важность точности COBE:
- Чернотельное излучение: Спектр реликтового излучения совпал с теоретической кривой «черного тела» с точностью до 50 миллионных долей.
- Анизотропия: Ученые искали и нашли микроскопические колебания температуры (около 30 микроградусов), которые стали «семенами» для формирования будущих галактик.
- Триумф данных: Когда Мазер впервые представил график спектра на собрании Астрономического общества в Вашингтоне, 1500 ученых устроили ему овацию стоя.
В интервью упоминается этический конфликт в научном сообществе: первооткрыватели реликтового излучения Пензиас и Вилсон в 1965 году не сослались на оригинальные работы Ральфа Альфера, хотя тот лично указывал им на это в качестве рецензента. Мазер восстановил справедливость, пригласив Альфера и Германа на запуск COBE в 1989 году.
🚀 Вызовы и «голубиный помет»: как спасали проект 28:50
Путь COBE к орбите был тернист. Изначально спутник должен был лететь на Шаттле, но катастрофа «Челленджера» перечеркнула эти планы. Команде пришлось в кратчайшие сроки перепроектировать аппарат под ракету «Дельта», уменьшив его массу вдвое и существенно сократив габариты.
Мазер вспоминает курьезные и опасные детали подготовки:
- Для запуска пришлось собирать ракету буквально из «запасных частей», найденных на складах.
- Инженерам пришлось очищать алюминиевые детали ракеты, которые были изъедены голубиным пометом во время хранения.
- Уже на орбите через несколько дней после запуска отказал один из гироскопов, но благодаря избыточности систем миссия продолжилась.
🌌 Философия Большого взрыва: сингулярность во времени 20:46
Джон Мазер и Брайан Грин обсуждают распространенные заблуждения о начале Вселенной. Мазер подчеркивает, что Большой взрыв — это не взрыв «петарды» в пустом пространстве.
Основные тезисы физиков:
- Пространство: По мнению Мазера, Вселенная, скорее всего, бесконечна во всех направлениях, и Большой взрыв произошел одновременно везде.
- Сингулярность: Это не точка в пространстве, а сингулярность во времени. Как утверждает ученый, момент «времени ноль» математически не допускается текущими теориями, это скорее граница нашего понимания.
- Инфляция: Теория инфляции объясняет, как квантовые флуктуации были растянуты до космических масштабов, создав наблюдаемую структуру горячих и холодных пятен на карте CMB.
🔭 Будущее: поиск «Земли 2.0» и жизни в океанах лун 54:43
Оставив пост руководителя JWST, Мазер сосредоточился на планировании следующих амбициозных проектов.
Предстоящие миссии и технологии:
- Nancy Grace Roman Space Telescope: Запуск через 3–4 года. Телескоп будет иметь поле зрения в 100 раз больше, чем у «Хаббла», и займется поиском темной материи и экзопланет.
- Habitable Worlds Observatory: Проект по поиску планет земного типа у солнцеподобных звезд, реализация которого может занять более 20 лет.
- LISA: Космическая обсерватория для регистрации низкочастотных гравитационных волн от слияния черных дыр.
- Dragonfly: Миссия на Титан (спутник Сатурна), где винтокрылый аппарат будет исследовать органическую химию в метановых озерах и реках.
Джон Мазер выражает уверенность, что жизнь во Вселенной — обычное явление. Его аргумент строится на том, что на Земле жизнь появилась практически сразу после формирования океанов (в течение нескольких сотен миллионов лет). «Моя догадка такова: жизнь возникнет немедленно, как только появится шанс», — утверждает ученый.
