линия 21 сантиметр

Шар из алюминия диаметром с большой глобус стоит в пучке нейтронов и отвечает на каждый удар точной нотой. Внутри шара нет ничего, кроме азота и одиннадцати крошечных стальных шариков, каждый размером с булавочную головку. Когда нейтрон влетает в шар, он выбивает из атома азота частицу, и этот толчок превращается в электрический сигнал.

Край Солнца похож на мохнатую кайму: от него вверх тянутся тонкие струйки раскалённого газа — спикулы, фонтаны плазмы высотой в несколько тысяч километров. Они выстреливают вверх со скоростью около 20 километров в секунду и исчезают за 5–10 минут.

Космический рассвет скрыт от нас плотной завесой времени. Заглянуть за неё можно, если поймать радиосигнал от облаков нейтрального водорода — тот самый глобальный сигнал на длине волны 21 см, реликт эпохи, когда первые звёзды ещё только зажигались. Но он настолько слаб, что его заглушает собственный шум приёмника.

Реликтовое излучение — это послесвечение Большого взрыва, которое мы видим на миллиметровых волнах. Но у него есть и длинноволновый хвост, уходящий в радиодиапазон. На волнах длиннее 21 сантиметра этот свет начинает поглощаться нейтральным водородом, разбросанным в далёком космосе.

Юла, которая вращается и при этом слегка покачивается, — примерно так, по мнению астрономов, ведёт себя нейтронная звезда в двойной системе Геркулес X-1. Полный оборот вокруг своей оси она делает за секунду, но её ось медленно описывает конус с периодом в 35 дней.

Радиоволны от гамма-всплеска — катаклизмической гибели массивной звезды, чья вспышка на мгновение затмевает целую галактику, — достигают Земли поляризованными. Это значит, что их электрическое поле колеблется преимущественно в одной плоскости, подобно стрелке компаса, застывшей в магнитном поле.

Альфа-частица — это ядро гелия, которое вылетает при распаде тяжёлых атомов. Попадая в кристалл нитрида галлия, она отдаёт ему свою энергию и рождает электрический импульс. По высоте импульса можно узнать, сколько энергии было у частицы.

Огромная лупа из гравитации увеличила далёкую галактику, и астрономы заглянули в её химическую кухню. Телескоп ALMA в чилийской пустыне получил новый приёмник, который ловит радиоволны с частотой от 67 до 116 гигагерц — как будто радиоприёмник, наконец, научился слышать целый диапазон станций разом.

Ночное небо уже не такое тихое, как раньше. Над нами проносятся тысячи спутников, и каждый из них может случайно излучать радиоволны, мешая астрономам слушать далёкие галактики. Чтобы разобраться в этом шуме, учёные нацелили радиотелескоп 21CMA в Китае на пролёты спутников Starlink. Телескоп 21CMA состоит из множества небольших антенн, расставленных в поле.

Задолго до появления звёзд Вселенная была заполнена холодным водородом. Этот газ умеет «петь» — испускать радиоволны длиной 21 сантиметр. Когда зажглись первые звёзды и галактики, их ультрафиолетовый свет стал отрывать электроны от атомов водорода, превращая нейтральный газ в ионизированный.

В первые сотни миллионов лет после Большого взрыва Вселенная была тёмной: звёзд ещё не было, а пространство заполнял холодный водород. Этот газ испускает радиоволны длиной 21 сантиметр — как тихий шёпот, который доносится до нас сквозь 13 миллиардов лет.

В галактике Андромеды, ближайшей крупной соседке нашего Млечного Пути, астрономы разглядели гигантские холодные облака, в которых рождаются звёзды. Эти облака состоят из газа и пыли, но увидеть их напрямую непросто: они почти не светятся. Учёные использовали радиотелескоп SMA на Гавайях, который ловит слабое тепловое излучение пылинок и радиоволны от угарного газа.

Тонкая плёнка из нитрида кремния натянута на рамку, как кожа на барабане. От малейшего толчка молекул газа она дрожит. Лазерный луч, подведённый по стеклянному волокну, замечает эту дрожь и превращает её в цифру давления. Вся установка помещается в карман, а не на оптическом столе.

В холодных облаках между звёздами, где рождаются новые светила, идёт невидимая химическая работа. Простые молекулы сталкиваются, обмениваются атомами и собираются в цепочки, которые позже могут стать частью планет. Одна из таких цепочек — ион NCCO+, состоящий из азота, двух углеродов и кислорода.

Радиотелескопы, расставленные по всей Земле, ловят волны от далёких чёрных дыр. Но два телескопа, стоящие почти вплотную, видят только размытое пятно — детали им не по зубам. Обычно такие пары считают бесполезными и отбрасывают. А зря: даже размытое пятно хранит подсказки.

След от короткоживущей частицы похож на подпись, оставленную в детекторе. Частица рождается и распадается за мгновение, но по её следу можно восстановить характер — компактная она, как камень, или рыхлая, как снежный ком. Именно этому посвящена работа: авторы предлагают новый способ читать такие подписи. Они заметили, что у каждой частицы есть угол, который связывает её массу и время жизни.