Сара Сігер — астрофізик, яка шукає нам іншу Землю

Розповідь про життя Сари Сігер (Sara Seager), відомого американсько-канадського астрофізика, яка марить відкриттям далеких світів, – у адаптованому перекладі матеріалу з The New York Times Magazine.

Проблеми масштабу та світла

Як і у багатьох інших астрофізиків, у Сари Сігер іноді виникають проблеми зі сприйняттям масштабу. Спеціалісти цієї галузі знають про існування сотень мільярдів галактик, кожна з яких містить сотні мільярдів зірок, і таке знання може призвести до того, що життя не лише самих науковців, а і найрідніших людей здаються їм незначними. Як не парадоксально, їх робота може зіграти злий жарт із самовпевненістю, адже треба мати неабияке его, аби вірити, що відповідь на запитання «Чи єдині ми у світі?» можете знайти лише Ви. Астрофізики завжди розриваються між почуттями величі та мізерності, самовпевненості та смирення, в залежності від того, чи вони дивляться на небо чи розглядають себе.

Сігер – професор фізики та планетознавства у MIT, яка отримала Свідоцтво «генія» Фонду Макартура у 2013 році. Вона спеціалізується у відносно новій сфері екзопланет, тобто планет, які обертаються навколо зірок, але не навколо Сонця. Зокрема, Сігер хоче відшукати екзопланету, схожу на Землю, досить велику скелясту планету, яка обертається навколо своєї зірки у помірній, придатній до життя зоні, що не є надто жаркою або надто холодною, де може існувати вода у рідкому стані, і потім знайти на ній ознаки життя. Просто, як 2+2.

Кабінет Сігер знаходиться на 17-му поверсі найвищої будівлі в Кембриджі (США), на даху якої розміщене метеорологічне та радіолокаційне обладнання. У кабінеті науковця – нічого зайвого. Кілька книжкових полиць, свідоцтва і грамоти, дошка, на якій крейдою написані рівняння. Окрім нагороди Макартура, яка становить $625 000, Сігер найбільше пишається тим, що її обрали до Національної академії наук. Незважаючи на те, що межа між безумством і науковим фактом постійно зміщується, Сара Сігер, відома особистість за стандартами нашої планети, уважно стежить за тим, з ким вона спілкується і що говорить. Вона не шукає інопланетян. Вона шукає екзопланети з ознаками життя. Вона шукає подібну нашій синю крапку в небі. Це означає, що Сігер, у свої 46, поставила перед собою завдання вирішити дуже складну проблему, якою завжди цікавилася астрономія, – по суті, проблема полягає у вивченні світла. Сігер присвятила своє життя пошукам найменших вогників у небі – віддалених планет.

Обширність простору перевершує традиційні виміри відстані. Якщо дотримуватися обмеження швидкості для автомобілів, подорож до найближчої до Сонця зоряної системи, Альфа Центавра, займе 50 млн років; найшвидший сучасний космічний корабель здатен подолати цю відстань всього за 73 тис років (4,5 світлових роки). Наступна найближча зірка знаходиться на відстані шести світлових років. Політ ракетою через нашу галактику займе у 23 тис разів довше, ніж подорож до Альфа Центавра, або 1,7 млрд років, і зважайте, що Чумацький Шлях – лише одна із сотень мільярдів галактик. Колись за допомогою космічного телескопа Габбл астрономи дізналися, що крихітний фрагмент нічного неба, розміром з копійку, який вони довго вважали темним, містить 3 000 раніше невидимих точок світла. Не 3 000 нових зірок — 3 000 нових галактик. І в усіх тих галактиках обертаються практично незліченні планети, такі, як Нептун, Меркурій чи Земля.

Мрії й теорії, що стали реальністю

До 1990-х років екзопланети були лише теорією. Логічно було припустити їх існування, але докази такого існування залишалися такими ж недоступними, як і самі планети. Деякі вчені поставилися до пошуку екзопланет як до «збирання марок», звинувачуючи колег у полюванні на нові, недосяжні вогні лише для того, щоб дати їм своє ім’я. Тільки у 1995 році пара швейцарських астрономів за допомогою спектрографа, що аналізує світло, знайшла першу визнану екзопланету – 51 Пегаса b, що обертається навколо зірки, подібної до Сонця. Швейцарці не бачили 51 Пегаса b; ніхто не бачив. Використовуючи складний математичний метод, що називається радіальною швидкістю, вони стали свідками гравітаційного впливу планети на зірку, навколо якої вона обертається, і дійшли висновку, що ця планета існує.  За досить короткий проміжок часу відбувся значний науковий прорив, частково завдяки унікальній теоретичній роботі Сігер з використання світла для вивчення композиції чужорідних атмосфер. Коли світло зірки проходить через атмосферу планети, певні гази, які свідчать про потенційне існування життя, наприклад, кисень, блокують світлові хвилі певної довжини. Так здійснюється пошук методом виключення.

Світло або його відсутність також лежать в основі так званої транзитної техніки, новішого та ефективнішого, ніж радіальна швидкість, способу пошуку екзопланет, який передбачає спостереження за зірками, навколо яких вони обертаються. Космічний телескоп Кеплера, запущений у 2009 році, який тепер знаходиться на відстані 75 млн км від Землі, виявляє екзопланети, коли вони знаходяться на своїй орбіті між зірками, навколо яких вони обертаються, та дзеркалами телескопу, створюючи крихітні, але вимірювані часткові затемнення. Планета розміром з Юпітер, що проходить між «своїм Сонцем» і телескопом, може призвести до зниження світла, яке отримує телескоп Кеплера, на 1%. Це мізерний показник, але з часом виявляється, що він регулярний. Транзитна техніка призвела до безлічі відкриттів. Минулого року NASA оголосила про доведене існування 1 284 екзопланет, що на сьогодні є найбільшою єдиною колекцією нових світів. Сьогодні підтверджено існування 3 414 екзопланет, а існування ще 4 696 припускається. І ці цифри постійно зростають.

До існування телескопа Кеплера характер транзитної техніки означав, що більшість з цих екзопланет були «гарячими Юпітерами», тобто гігантськими кульками водню та гелію з короткою орбітою, гарячими велетнями, життя на яких не могло існувати. Але у квітні 2014 року телескоп Кеплера знайшов перший екземпляр екзопланети, подібної до Землі, що знаходиться у придатній для життя зоні своєї зірки. Планету назвали Kepler-186f. Вона приблизно на 10% більша, ніж Земля, і обертається на такій відстані від своєї зірки, що температура може дозволити існування життя. Поки що маса, склад чи щільність планети Kepler-186f не визначені, але її відкриття залишається справжнім проривом. Телескоп Кеплера майже наосліп досліджував незрівнянно малий простір і знайшов світ, потенційно придатний до життя, значно швидше, ніж можна було очікувати.

У серпні 2016 року астрономи з Європейської південної обсерваторії оголосили про те, що виявили дещо схожу планету, що обертається навколо Проксими Центавра, найближчої до нас зорі, після Сонця. Вони назвали її Проксима Центавра b. Вивчаючи дані, Сігер підтримала це відкриття і погодилася, що на планеті може існувати придатна для життя температура чи, принаймні, температура, яка не загрожує життю. Сьогодні нараховується близько 300 екзопланет, які обертаються у придатній для життя зоні навколо своїх зірок. Вчені NASA припускають, що лише у Чумацькому шляху існують десятки мільярдів планет з потенційним життям.

Можна стверджувати, що сьогодні пошук життя знаходиться приблизно там само, де ще 20 років тому був пошук екзопланет: здоровий глузд підказує їх існування, але докази відсутні. Сігер розуміє, що ми не матимемо доказів їх існування доки не побачимо щось, що нагадує нам нашу власну планету. Можливо, синій колір; можливо, хмари; можливо, помаранчеві електромережі чужорідних міст. Це може статися через кілька поколінь, але колись люди не могли уявити й того, що знайдуть докази існування екзопланет. «Все велике починається з малого», – говорить Сігер.

Світло і тінь

Початок наступного потенційного прориву Сігер висить на стіні в її кабінеті. Це – модель так званої «зоряної парасолі» (starshade), спроектованої, щоб блокувати світло сусідніх зірок.

«– Уявіть, що далекі інопланетяни з такими ж технологіями, як у нас, намагалися нас знайти, – говорить науковець. – У кращому випадку вони б побачили Юпітер. Землю не було б видно через блиск Сонця. Те саме стосується і наших пошуків і спостережень».

«Зоряна парасоля» – це спосіб блокувати світло від нашого теоретичного Сонця-близнюка, який запропонував ще у 1962 році Ліман Спітцер (Lyman Spitzer). Величезний щит, що з практичних причин, які мають відношення до згину світла, але також з естетичних міркувань має вигляд соняшника. Сігер сподівається, що колись «зоряна парасоля» буде виведена в космос і працюватиме в тандемі з новим космічним телескопом, наприклад, Wfirst, який планується запустити в середині 2020-х. Коли телескоп буде націлений на певну планетарну систему, лазери допоможуть розташувати «зоряну парасолю», що знаходитиметься на відстані більше 18 тис км, між телескопом і далекою зіркою так, ніби це штора. І коли сила великого світла приглушиться, стануть світити маленькі вогні, включаючи потенційну планету, схожу на Землю. І ми зможемо побачити, яка вона.

16_starshade

Часто найпростіші ідеї найважче втілити в життя. Спітцер здійснив розрахунки, але не міг справитися з механікою. Чотири роки тому Сігер стала членом нового дослідження, спонсорованого NASA, яке має на меті подолати остаточні практичні перепони. І NASA обрали саме Сігер, аби керувати цим проектом. Після десятиліть марних запусків, Сігер та її команда вже домоглася того, щоб проект «зоряної парасолі» став реальною можливістю. В NASA вже визнали його «технологічним проектом», а мовою астральної бюрократії це означає «це може статися». Сьогодні «зоряна парасоля» є частиною конструктивного, функціонального обладнання. Сігер приносить її мініатюру до класних кімнат, конференц-залів і зал Конгресу, намагаючись знайти сотні мільйонів доларів, які дозволять зробити неможливе можливим. Сігер, як ніхто, розуміє, що іноді, аби побачити світло, потрібно опинитися у темряві.

Інша

Сігер виросла у Торонто і завжди відрізнялася від своїх однолітків. Її батько, доктор Девід Сігер (David Seager), досяг певної слави, ставши одним із світових лідерів у галузі пересадки волосся, і прагнув, щоб його дочка стала лікарем. Дівчина ж захоплювалася зірками, а у 16 років вона купила телескоп. Не така, як всі, майже без друзів, Сігер все ж викувала власне щастя. Вона вийшла заміж за непримітного чоловіка на ім’я Майк Веврік (Mike Wevrik), з яким познайомилася на лижній екскурсії. Для нього вона була не дивною, а особливою. Пізніше Сара Сігер закінчила Гарвард, ставши одним з перших експертів у галузі екзопланет, народила двох синів, влаштувалася на роботу в MIT, переїхавши з родиною до містечка Конкорд. На роботу науковець добиралася електричкою. Веврік, редактор-фрілансер, займався майже всім, що не передбачало пошуку інтелектуального життя у Всесвіті. Сігер ніколи не ходила за продуктами, не готувала, не заправляла машину. Вона шукала ще одну Землю.

Восени 2009 року у Вевріка діагностували рак тонкого кишківника. У віці 47 років, в липні 2011 році, Веврік помер. Перед смертю він написав Сігер листа. Три сторінки тексту не були признанням у любові — це були практичні рекомендації, інструкція з життя на Землі для дружини. Перші кілька місяців після смерті Вевріка були дивними. Сігер відчувала полегшення від невизначеностей хвороби, свого роду визволення. Вона не опікувалася щоденними клопотами, якими не переймалася й раніше, натомість подорожувала з синами. Але одного дня почуття звільнення змінилося почуттям невідворотної втрати. Земля висковзнула з-під ніг Сігер і вона опинилася у темряві. Взимку, розгублена і пригнічена, Сігер все ж повела хлопчиків кататися на санях і познайомилася з тепер своєю найкращою подругою, Меліссою, також вдовою з дітьми. Через кілька тижнів Сігер запросили на першу зустріч вдів. Це був новий Всесвіт для Сігер. Вона ніколи не розуміла багатьох соціальних норм, наприклад, святкування днів народження чи Різдва. Після смерті Вевріка нетерпимість до звичайних аспектів життя стала ще більшою. Приготування вечері здавалося подвигом, шкільні обіди для дітей – тортурою. Дах потрібно було ремонтувати, а Сігер і не уявляла, до кого звернутися. Вона не знала, як користуватися банківськими картками. Якщо відповіді на її запитання не були на трьох зморщених аркушах Вевріка, здавалося, що вони замкнені в сейфі. Зустрічі вдів допомагали вчитися жити у новому світі.

І знову світло

Після смерті Вевріка, Сігер думала залишити роботу, бо була не в змозі займатися домом і дітьми. Декан умовив її не робити цього, надавши фінансову підтримку, щоб найняти няню для хлопчиків. Таку світлу голову не можна була втрачати. Навесні 2013 року їй доручили проект «зоряної парасолі». А в липні того ж року вона познайомилася з Чарльзом Дарроу (Charles Darrow), астроном-аматором і президентом Торонтської філії Королівського астрономічного товариства Канади. Дарроу займався сімейним бізнесом, оптовою торгівлею запчастин до двигунів і саме розлучався. Чоловік поїхав на щорічну зустріч астрономічного товариства в Онтаріо, де головним доповідачем була Сігер, яка говорила про екзопланети. Наступного дня вони обідали разом. «Через п’ять хвилин розмови я знав, що моє життя вже не буде тим самим», – говорить Дарроу. Він теж сподобався Сігер, але як будувати стосунки на відстані майже 1 тис км? Можливо, вони більше ніколи б не побачилися, але Дарроу вирішив зателефонувати Сігер, таким чином розпочавши низку дзвінків і листів. Любов зародилася на відстані. Тим часом Мелісса переконала Сігер, що якщо вона може здолати відстань між нашою планетою і, скажімо, Kepler-186f, то відстань між Конкордом і Торонто – це ніщо. За мірками відстаней Сігер Дарроу був просто поруч.

Вони одружилися в квітні 2015 року, коли Дарроу залишив сімейний бізнес і переїхав до Конкорду. Хлопчики називають його татом. Дарроу не завжди легко, але його мета – зробити Сігер найщасливішою жінкою в усьому безмежному Всесвіті та дати їй можливість знайти ще одну Землю.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

Джерело: New York Times Magazine, переклад підготувала Ірина Гоял, спеціально для «Блог Imena.UA»